自适应运动多关节行走机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自适应运动多关节行走机器人，包括：驱动单元，包括若干伺服舵机，机器人的四肢分别设有至少2个伺服舵机；超声波传感器，用于作为机器人距离的回馈；三轴加速度器，用于作为机器人平稳值的回馈；光敏电阻传感器，用于作为机器人偏移量的回馈；主控芯片，与驱动单元、超声波传感器、三轴加速度器及光敏电阻传感器相连，用于控制机器人的运行状态；伺服舵机控制器，用于为伺服舵机编号以控制伺服舵机的状态。本实用新型专利技术的机器人结构简单，容易组装，构行限制下比较自由，运动速度较佳，且运行稳定，处于不稳定的运动行能够通过不断的进化达成自我修复。

Adaptive motion multi joint walking robot

The utility model discloses a walking robot, an adaptive motion joint includes a driving unit comprises a plurality of servo actuator, the robot's limbs are respectively provided with at least 2 servo actuator; ultrasonic sensor, robot is used as distance feedback; three axis accelerometer, used as robot stable value feedback; used as a photosensitive resistance sensor. Robot offset feedback; the main control chip is connected with a driving unit, an ultrasonic sensor, three axis accelerometer and photosensitive resistance sensor, to control the running status of the robot; servo controller for the servo to control the servo state number. The utility robot has simple structure, easy assembly, structure under the restriction of freedom, speed is better, and is stable in motion for instability through continuous evolution to achieve self repair.

【技术实现步骤摘要】
自适应运动多关节行走机器人
本技术涉及机器人控制
，特别是涉及一种自适应运动多关节行走机器人。
技术介绍
机器人技术属于高新
，在近几十年中发展迅猛。它综合了运动学、力学、机械结构学、信息科学、控制理论、计算机、传感技术与人工智能等多学科的最新应用研究成果，是目前最受青睐的研究领域之一，其发展水平在很大程度上代表着相关学科的技术成熟程度。四足多关节行走机器人作为一类特种机器人，能帮助人类完成在许多危险环境下的任务，例如恐怖现场、地震现场搜索、野外侦查、外层空间探测等。四足多关节行走机器人可分为空中、水下和地面三类机器人。而与人类最为密切相关的当属地面机器人，它可分为两大类：一类是由车辆技术纵向发展成的轮式（包括履带式）机器人；另一类是根据自然界如蛇、袋鼠、狗、马、骡子、螃蟹和蜘蛛等动物的步行原理而研制的仿生足式机器人。轮式机器人在坚硬平坦的路面上具有非常明显的速度优势，因而轮式机械自问世以来便成为人类最重要的交通工具。但是，地球陆地环境中超过一半的面积都是高低不平的山地和沼泽，轮式机器人在这样的环境中应用受到很大局限。然而，仿动物的足式机器人却能克服这一局限，具有很强的路面适应性，能在人类无法到达的许多路面环境下行走。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种自适应运动多关节行走机器人。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种自适应运动多关节行走机器人。为了实现上述目的，本技术实施例提供的技术方案如下：一种自适应运动多关节行走机器人，所述机器人包括：驱动单元，包括若干伺服舵机，机器人的四肢分别设有至少2个伺服舵机；超声波传感器，用于作为机器人距离的回馈；三轴加速度器，用于作为机器人平稳值的回馈；光敏电阻传感器，用于作为机器人偏移量的回馈；主控芯片，与驱动单元、超声波传感器、三轴加速度器及光敏电阻传感器相连，用于控制机器人的运行状态；伺服舵机控制器，用于为伺服舵机编号以控制伺服舵机的状态。作为本技术的进一步改进，所述伺服舵机的扭力不低于16kg，可旋转角度为360°。作为本技术的进一步改进，所述机器人的四肢分别设有3个伺服舵机，共计12个伺服舵机。作为本技术的进一步改进，所述机器人的两侧分别设有1个伺服舵机，以平稳机器人的重心。作为本技术的进一步改进，所述伺服舵机采用串接式方式连接，以统一接收主控芯片的控制信号。作为本技术的进一步改进，所述主控芯片为ARMCortex-M芯片。作为本技术的进一步改进，所述主控芯片上还设有用于传输信号的USB串口和/或蓝牙传感器。本技术的有益效果是：本技术的机器人结构简单，容易组装，构行限制下比较自由，运动速度较佳，且运行稳定，处于不稳定的运动行能够通过不断的进化达成自我修复。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一具体实施方式中自适应运动多关节行走机器人的系统模块图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。参图1所示，本技术一具体实施方式中的自适应运动多关节行走机器人，包括：驱动单元10，包括若干伺服舵机，机器人的四肢分别设有至少2个伺服舵机，优选地，伺服舵机的扭力不低于16kg，可旋转角度为360°；伺服舵机采用串接式方式连接，以统一接收主控芯片的控制信号；超声波传感器20，用于作为机器人距离的回馈；三轴加速度器30，用于作为机器人平稳值的回馈；光敏电阻传感器40，用于作为机器人偏移量的回馈；主控芯片50，与驱动单元10、超声波传感器20、三轴加速度器30及光敏电阻传感器40相连，用于控制机器人的运行状态，优选地，主控芯片为ARMCortex-M芯片；伺服舵机控制器60，用于为伺服舵机编号以控制伺服舵机的状态。进一步地，主控芯片50上还设有用于传输信号的USB串口70和/或蓝牙传感器80。本技术中的机器人主要使用超声波传感器作为距离的回馈，使用三轴加速度器作为平稳值的回馈，使用光敏电阻传感器作为偏移量的回馈，进而达成机器人多目标演化。本技术中针对这四足多关节行走机器人构行的运动行为加以试验以及评估。在机器人运动行为控制方面，本技术采用多目标进化遗传算法来完成多个伺服舵机机器人复杂行为的控制，采用经典遗传算法以及多目标遗传算法于四足多关节仿生构型机器人上，并且朝向降低机器人控制方面，使用最少成本(例如：染色体复杂度、时间复杂度)来达成机器人的运动行为，试验中本技术强调机器人处于不稳定的运动行为通过不断的进化达成自我修复能力为主要贡献。本技术中所采用的是使用伺服舵机系列的机器人，在于设计机器人构行相对的相当自由且容易组装，优选地，本实施方式中中伺服舵机的扭力高达16kg，可以旋转角度为360°，并且采用串接式伺服舵机，串接式伺服舵机和传统的伺服舵机差别在于信号封包传递，传统伺服舵机只能一个伺服舵机接收一个信号于控制器，而串接式伺服舵机是能将多个伺服舵机统一接收主控芯片的信号，所以本技术可以一次控制多个伺服舵机，相对的在对于设计机器人构行限制下是比较自由的。在本技术一实施例中，以四足多关节行走机器人为例进行说明，机器人的四肢可分别设有2个伺服舵机，总共控制的伺服舵机为8个。然而因为四足多关节行走机器人足部较短导致运动速度缓慢，所以本技术的另一实施例中，四足多关节机器人把足部加长，四肢各增加一个伺服舵机，因为机器人四肢增长导致机器人重心比较不平稳，为了解决这问题，本实施例在机器人身体两侧各增加一个伺服舵机来支撑机器人的平稳，总共有14个伺服舵机，真正控制的伺服舵机为12个。同时模仿在真实世界中，机器人在执行任务时，会有伺服舵机故障情况发生，机器人要如何去调适运动行为，在这构型会有8个伺服舵机，有一个伺服舵机故障不会动作，所以真正控制的伺服舵机为7个。机器人搭载比较多的伺服舵机，会使机器人本身变得比较难以控制，相对也会增加硬件损坏率，所以必须要精确的规范每一个动作(例如：每个伺服舵机的角度)。由于四足多关节行走机器人关节多，自由度多，而且搭载了多种传感器模块，因此控制比较繁杂。本技术在机器人总共有14个伺服舵机，主控芯片采用ST公司的ARMCortex-M系列产品。本技术使用扭力较大的伺服舵机，能够帮助本机器人在试验环境中克服伺服舵机的耗损及各种因素的影响，与传统的伺服舵机相比，AX12DYNAMIXEL提供了16kg的高扭力。AX-12DYNAMIXEL伺服舵机不像R/C伺服舵机使用PWM控制器，具有多个伺服舵机串连操作，伺服舵机角度可以360°转动，但因为考虑机器人运动行为，本技术会限制伺服舵机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应运动多关节行走机器人，其特征在于，所述机器人包括：驱动单元，包括若干伺服舵机，机器人的四肢分别设有至少2个伺服舵机；超声波传感器，用于作为机器人距离的回馈；三轴加速度器，用于作为机器人平稳值的回馈；光敏电阻传感器，用于作为机器人偏移量的回馈；主控芯片，与驱动单元、超声波传感器、三轴加速度器及光敏电阻传感器相连，用于控制机器人的运行状态；伺服舵机控制器，用于为伺服舵机编号以控制伺服舵机的状态。

【技术特征摘要】
1.一种自适应运动多关节行走机器人，其特征在于，所述机器人包括：驱动单元，包括若干伺服舵机，机器人的四肢分别设有至少2个伺服舵机；超声波传感器，用于作为机器人距离的回馈；三轴加速度器，用于作为机器人平稳值的回馈；光敏电阻传感器，用于作为机器人偏移量的回馈；主控芯片，与驱动单元、超声波传感器、三轴加速度器及光敏电阻传感器相连，用于控制机器人的运行状态；伺服舵机控制器，用于为伺服舵机编号以控制伺服舵机的状态。2.根据权利要求1所述的自适应运动多关节行走机器人，其特征在于，所述伺服舵机的扭力不低于16kg，可旋转角度为360°。3.根据权利要求1所述的自适应运动多...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蓉，叶春，
申请(专利权)人：江苏信息职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32