一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法技術

本發明專利技術公開了一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法，屬于機器人領域。它包括機器人的雙足并行移動步態控制方法、雙足交替移動步態控制方法、跳躍步態控制方法、跑動步態控制方法、匍匐移動步態控制方法。本發明專利技術為微型兩足爬行機器人在不同場合下的運用提供了具體的控制方法，具有控制簡單、控制可靠、調試方便的優點。

A Control Method of Bionic Biped Miniature Crawling Robot

The invention discloses a control method of a bionic biped micro crawling robot, which belongs to the field of robots. It includes biped parallel moving gait control method, biped alternating moving gait control method, jumping gait control method, running gait control method and creeping moving gait control method. The invention provides a specific control method for the application of micro biped crawling robot in different situations, and has the advantages of simple control, reliable control and convenient debugging.

【技術實現步驟摘要】
一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法
本專利技術屬于機器人領域，涉及一種機器人的控制方法，更具體地說，涉及一種利用兩足來爬行的微型機器人的控制方法。
技術介紹
現有的微型爬行機器人的尺寸相對較大，并且不能在例如小于30mm的氣隙內爬行。現有的微型爬行機器人大都使用滾輪或履帶作為驅動機構。此外，現有的微型爬行機器人的構造都是剛性的，限制了機器人能夠爬行的氣隙尺寸。特別是在例如管道內爬行的一些特殊應用的場合，這種限制尤其明顯。目前在對于微型場合的探測檢測中，諸如管道或氣隙的直徑小于30mm時，需要借助于機器人將微型探測設備攜帶至目標位置，來進行探測或檢查，常規的機器人主要面臨以下問題：(1)常規機器人采用輪式或者履帶式移動，體積較大，不能在微型場合下工作；(2)需要利用多個動力源來提供動力，增大了機器人重量，同時造成裝置體積過大；(3)機構的構造為剛性結構，柔順性差，對管道會造成一定程度的損壞；(4)因采用輪式或履帶式機構，造成機器人的控制復雜，而在細微場合中存在限制。針對上述問題，本公司設計出了一種仿生式兩足微型爬行機器人，其技術方案如下：如圖1—圖5所示，一種微型兩足爬行機器人，包括殼體1、前腿2、前移動機構3、后腿4、后移動機構5、驅動機構6、電源模塊7、控制模塊8、通信傳感模塊9、柔性鉸鏈10、步態調節閥11，所述的前腿2設置在殼體1前端，并通過柔性鉸鏈10與殼體1相連，所述的前移動機構3由前活塞缸和前活塞桿組成，其前活塞缸通過鉸鏈與前腿2連接，前活塞桿通過鉸鏈與殼體1連接，所述的后腿4設置在殼體1后端，并通過柔性鉸鏈10與殼體1相連，所述的后移動機構5由后活塞缸和后活塞桿組成，后活塞缸與后腿4鉸接，后活塞桿與殼體1鉸接，所述的驅動機構6、電源模塊7、控制模塊8和通信傳感模塊9均設置在殼體1上；所述的驅動機構6由腔體61、上彈性活動膜62、上復位彈簧63、上氣壓管64、起振盤65、電機66、下彈性活動膜67、下復位彈簧68、下氣壓管69組成，所述的腔體61的外側固定在殼體1上，所述的腔體61內部有三個腔體，所述的上彈性活動膜62固定在殼體1內壁上，并與殼體1內壁構成上腔體，所述的下彈性活動膜67固定在殼體1內壁上，并與殼體1內壁構成下腔體，所述的上彈性活動膜62和下彈性活動膜67與殼體1內壁構成中腔體，上腔體與下腔體為封閉腔體，所述的上復位彈簧63設置在上腔體中，所述的下復位彈簧68設置在下腔體中，所述的上氣壓管64一端與上腔體連通，另一端與前移動機構3中的前活塞缸相連，所述的下氣壓管69一端與下腔體連通，另一端與后移動機構5中的后活塞缸相連，所述的起振盤65設置在中腔體中，并與上彈性活動膜62、下彈性活動膜67貼合，所述的起振盤65的傳動軸為偏心設置，并與電機66的軸相連，所述的電機66通過支架與殼體1相連；所述的步態調節閥11由上控制閥111、下控制閥112組成，所述的上控制閥111固連在腔體61的上側，并通過空心軟管與上腔體連通，所述的下控制閥112固連在腔體61的下側，并通過空心管與下腔體連通。所述的柔性鉸鏈10的截面為圓弧形，所述的上復位彈簧63和下復位彈簧68均為壓縮彈簧。該機器人通過利用全新的動力源設計、腿部的柔順性化處理等，使得機器人體積重量小，結構可靠，適合在微型場合中使用，但其功能的實現依賴于其控制方式，因此其控制方法的確定成為其實現預定功能的關鍵因素，而目前還未出現針對其設計的控制方法。
技術實現思路
1.本專利技術要解決的問題針對上述問題，本專利技術提供了一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法，包括機器人的雙足并行移動步態控制方法、雙足交替移動步態控制方法、跳躍步態控制方法、跑動步態控制方法、匍匐移動步態控制方法。本專利技術為微型兩足爬行機器人在不同場合下的運用提供了具體的控制方法，具有控制簡單、控制可靠、調試方便的優點。2.技術方案為解決上述問題，本專利技術采用如下的技術方案。一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法，包括機器人的雙足并行移動步態控制方法、雙足交替移動步態控制方法、跳躍步態控制方法、跑動步態控制方法、匍匐移動步態控制方法，每種控制方法在特定的場合使用，可根據需要進行切換。所述的雙足并行移動步態控制方法的控制過程如下：(1)將前移動機構和后移動機構的初始狀態設置為相反狀態，即在未運動之前，前移動機構中的前活塞桿位于前活塞缸的最上端，此時后移動機構中的后活塞桿位于后活塞缸的最下端；(2)設置起振盤的偏心位置，其偏心距離為：其中，r為起振盤的中心距離其與電機軸固定處的距離，R為前移動機構中的前活塞缸或后移動機構中的后活塞缸的直徑，h為起振盤在電機軸線方向上的長度，d為起振盤的直徑，a為前腿或后腿的長度，b為柔性鉸鏈到前移動機構中的前活塞桿或后移動機構中的后活塞桿與殼體連接處的距離；(3)關閉上控制閥和下控制閥；(4)打開通信傳感模塊，接收控制信號，并將控制信號輸入至控制模塊；(5)控制模塊開始工作，并通過控制信號調節電機的轉速，對機器人的移動速度進行調節；(6)通信傳感模塊檢測周邊的環境信息，并將信號傳回控制中心。所述的雙足交替移動步態控制方法的控制過程如下：(1)將前移動機構和后移動機構的初始狀態設置為相同狀態，即在未運動之前，前移動機構中的前活塞桿位于前活塞缸的最上端，此時后移動機構中的后活塞桿位于后活塞缸的最上端；(2)設置起振盤的偏心位置，其偏心距離與雙足并行移動步態控制方法的偏心距離相同；(3)關閉上控制閥和下控制閥；(4)打開通信傳感模塊，接收控制信號，并將控制信號輸入至控制模塊；(5)控制模塊開始工作，并通過控制信號調節電機的轉速，對機器人的移動速度進行調節；(6)通信傳感模塊檢測周邊的環境信息，并將信號傳回控制中心。所述的跳躍步態控制方法的控制過程如下：(1)將前移動機構和后移動機構的初始狀態設置為相同狀態，即在未運動之前，前移動機構中的前活塞桿位于前活塞缸的最上端，此時后移動機構中的后活塞桿位于后活塞缸的最上端；(2)設置起振盤的偏心位置，其偏心距離與雙足并行移動步態控制方法的偏心距離相同；(3)開啟上控制閥，關閉下控制閥；(4)打開通信傳感模塊，接收控制信號，并將控制信號輸入至控制模塊；(5)控制模塊開始工作，并通過控制信號調節電機的轉速，對機器人的移動速度進行調節；(6)通信傳感模塊檢測周邊的環境信息，并將信號傳回控制中心。所述的跑動步態控制方法的控制過程如下：(1)將前移動機構和后移動機構的初始狀態設置為相反狀態，即在未運動之前，前移動機構中的前活塞桿位于前活塞缸的最上端，此時后移動機構中的后活塞桿位于后活塞缸的最下端；(2)設置起振盤的偏心位置，其偏心距離與雙足并行移動步態控制方法的偏心距離相同；(3)開啟上控制閥，關閉下控制閥；(4)打開通信傳感模塊，接收控制信號，并將控制信號輸入至控制模塊；(5)控制模塊開始工作，并通過控制信號調節電機的轉速，對機器人的移動速度進行調節；(6)通信傳感模塊檢測周邊的環境信息，并將信號傳回控制中心。所述的匍匐移動步態控制方法的控制過程如下：(1)將前移動機構和后移動機構的初始狀態設置為相同狀態，即在未運動之前，前移動機構中的前活塞桿位于前活塞缸的最上端，此時后移動機構中的后活塞桿位于后活塞缸的最上端；(2)設置起振盤本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法，其特征在于，包括機器人的雙足并行移動步態控制方法、雙足交替移動步態控制方法、跳躍步態控制方法、跑動步態控制方法、匍匐移動步態控制方法，每種控制方法在特定的場合使用，可根據需要進行切換。

【技術特征摘要】
1.一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法，其特征在于，包括機器人的雙足并行移動步態控制方法、雙足交替移動步態控制方法、跳躍步態控制方法、跑動步態控制方法、匍匐移動步態控制方法，每種控制方法在特定的場合使用，可根據需要進行切換。2.根據權利要求1所述的一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法，其特征在于，所述的雙足并行移動步態控制方法的控制過程如下：(1)將前移動機構(3)和后移動機構(5)的初始狀態設置為相反狀態，即在未運動之前，前移動機構(3)中的前活塞桿位于前活塞缸的最上端，此時后移動機構(5)中的后活塞桿位于后活塞缸的最下端；(2)設置起振盤(65)的偏心位置，其偏心距離為：其中，r為起振盤(65)的中心距離其與電機(66)軸固定處的距離，R為前移動機構(3)中的前活塞缸或后移動機構(5)中的后活塞缸的直徑，h為起振盤(65)在電機(66)軸線方向上的長度，d為起振盤(65)的直徑，a為前腿(2)或后腿(4)的長度，b為柔性鉸鏈(10)到前移動機構(3)中的前活塞桿或后移動機構(5)中的后活塞桿與殼體(1)連接處的距離；(3)關閉上控制閥(111)和下控制閥(112)；(4)打開通信傳感模塊(9)，接收控制信號，并將控制信號輸入至控制模塊(8)；(5)控制模塊(8)開始工作，并通過控制信號調節電機(66)的轉速，對機器人的移動速度進行調節；(6)通信傳感模塊(9)檢測周邊的環境信息，并將信號傳回控制中心。3.根據權利要求1所述的一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法，其特征在于，所述的雙足交替移動步態控制方法的控制過程如下：(1)將前移動機構(3)和后移動機構(5)的初始狀態設置為相同狀態，即在未運動之前，前移動機構(3)中的前活塞桿位于前活塞缸的最上端，此時后移動機構(5)中的后活塞桿位于后活塞缸的最上端；(2)設置起振盤(65)的偏心位置，其偏心距離與雙足并行移動步態控制方法的偏心距離相同；(3)關閉上控制閥(111)和下控制閥(112)；(4)打開通信傳感模塊(9)，接收控制信號，并將控制信號輸入至控制模塊(8)；(5)控制模塊(8)開始工作，并通過控制信號調節電機(66)的轉速，對機器人的移動速度進行調節；(6)通信傳感模塊(9)檢測周邊的環境信息，并將信號傳回控制中心。4.根據權利要求1所述的一種仿生式兩足微型爬行機器人控制方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：馬鞍山清凈環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽,34