一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法技术

本发明专利技术公开了一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法，属于机器人领域。它包括机器人的双足并行移动步态控制方法、双足交替移动步态控制方法、跳跃步态控制方法、跑动步态控制方法、匍匐移动步态控制方法。本发明专利技术为微型两足爬行机器人在不同场合下的运用提供了具体的控制方法，具有控制简单、控制可靠、调试方便的优点。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法
本专利技术属于机器人领域，涉及一种机器人的控制方法，更具体地说，涉及一种利用两足来爬行的微型机器人的控制方法。
技术介绍
现有的微型爬行机器人的尺寸相对较大，并且不能在例如小于30mm的气隙内爬行。现有的微型爬行机器人大都使用滚轮或履带作为驱动机构。此外，现有的微型爬行机器人的构造都是刚性的，限制了机器人能够爬行的气隙尺寸。特别是在例如管道内爬行的一些特殊应用的场合，这种限制尤其明显。目前在对于微型场合的探测检测中，诸如管道或气隙的直径小于30mm时，需要借助于机器人将微型探测设备携带至目标位置，来进行探测或检查，常规的机器人主要面临以下问题：(1)常规机器人采用轮式或者履带式移动，体积较大，不能在微型场合下工作；(2)需要利用多个动力源来提供动力，增大了机器人重量，同时造成装置体积过大；(3)机构的构造为刚性结构，柔顺性差，对管道会造成一定程度的损坏；(4)因采用轮式或履带式机构，造成机器人的控制复杂，而在细微场合中存在限制。针对上述问题，本公司设计出了一种仿生式两足微型爬行机器人，其技术方案如下：如图1—图5所示，一种微型两足爬行机器人，包括壳体1、前腿2、前移动机构3、后腿4、后移动机构5、驱动机构6、电源模块7、控制模块8、通信传感模块9、柔性铰链10、步态调节阀11，所述的前腿2设置在壳体1前端，并通过柔性铰链10与壳体1相连，所述的前移动机构3由前活塞缸和前活塞杆组成，其前活塞缸通过铰链与前腿2连接，前活塞杆通过铰链与壳体1连接，所述的后腿4设置在壳体1后端，并通过柔性铰链10与壳体1相连，所述的后移动机构5由后活塞缸和后活塞杆组成，后活塞缸与后腿4铰接，后活塞杆与壳体1铰接，所述的驱动机构6、电源模块7、控制模块8和通信传感模块9均设置在壳体1上；所述的驱动机构6由腔体61、上弹性活动膜62、上复位弹簧63、上气压管64、起振盘65、电机66、下弹性活动膜67、下复位弹簧68、下气压管69组成，所述的腔体61的外侧固定在壳体1上，所述的腔体61内部有三个腔体，所述的上弹性活动膜62固定在壳体1内壁上，并与壳体1内壁构成上腔体，所述的下弹性活动膜67固定在壳体1内壁上，并与壳体1内壁构成下腔体，所述的上弹性活动膜62和下弹性活动膜67与壳体1内壁构成中腔体，上腔体与下腔体为封闭腔体，所述的上复位弹簧63设置在上腔体中，所述的下复位弹簧68设置在下腔体中，所述的上气压管64一端与上腔体连通，另一端与前移动机构3中的前活塞缸相连，所述的下气压管69一端与下腔体连通，另一端与后移动机构5中的后活塞缸相连，所述的起振盘65设置在中腔体中，并与上弹性活动膜62、下弹性活动膜67贴合，所述的起振盘65的传动轴为偏心设置，并与电机66的轴相连，所述的电机66通过支架与壳体1相连；所述的步态调节阀11由上控制阀111、下控制阀112组成，所述的上控制阀111固连在腔体61的上侧，并通过空心软管与上腔体连通，所述的下控制阀112固连在腔体61的下侧，并通过空心管与下腔体连通。所述的柔性铰链10的截面为圆弧形，所述的上复位弹簧63和下复位弹簧68均为压缩弹簧。该机器人通过利用全新的动力源设计、腿部的柔顺性化处理等，使得机器人体积重量小，结构可靠，适合在微型场合中使用，但其功能的实现依赖于其控制方式，因此其控制方法的确定成为其实现预定功能的关键因素，而目前还未出现针对其设计的控制方法。
技术实现思路
1.本专利技术要解决的问题针对上述问题，本专利技术提供了一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法，包括机器人的双足并行移动步态控制方法、双足交替移动步态控制方法、跳跃步态控制方法、跑动步态控制方法、匍匐移动步态控制方法。本专利技术为微型两足爬行机器人在不同场合下的运用提供了具体的控制方法，具有控制简单、控制可靠、调试方便的优点。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法，包括机器人的双足并行移动步态控制方法、双足交替移动步态控制方法、跳跃步态控制方法、跑动步态控制方法、匍匐移动步态控制方法，每种控制方法在特定的场合使用，可根据需要进行切换。所述的双足并行移动步态控制方法的控制过程如下：(1)将前移动机构和后移动机构的初始状态设置为相反状态，即在未运动之前，前移动机构中的前活塞杆位于前活塞缸的最上端，此时后移动机构中的后活塞杆位于后活塞缸的最下端；(2)设置起振盘的偏心位置，其偏心距离为：其中，r为起振盘的中心距离其与电机轴固定处的距离，R为前移动机构中的前活塞缸或后移动机构中的后活塞缸的直径，h为起振盘在电机轴线方向上的长度，d为起振盘的直径，a为前腿或后腿的长度，b为柔性铰链到前移动机构中的前活塞杆或后移动机构中的后活塞杆与壳体连接处的距离；(3)关闭上控制阀和下控制阀；(4)打开通信传感模块，接收控制信号，并将控制信号输入至控制模块；(5)控制模块开始工作，并通过控制信号调节电机的转速，对机器人的移动速度进行调节；(6)通信传感模块检测周边的环境信息，并将信号传回控制中心。所述的双足交替移动步态控制方法的控制过程如下：(1)将前移动机构和后移动机构的初始状态设置为相同状态，即在未运动之前，前移动机构中的前活塞杆位于前活塞缸的最上端，此时后移动机构中的后活塞杆位于后活塞缸的最上端；(2)设置起振盘的偏心位置，其偏心距离与双足并行移动步态控制方法的偏心距离相同；(3)关闭上控制阀和下控制阀；(4)打开通信传感模块，接收控制信号，并将控制信号输入至控制模块；(5)控制模块开始工作，并通过控制信号调节电机的转速，对机器人的移动速度进行调节；(6)通信传感模块检测周边的环境信息，并将信号传回控制中心。所述的跳跃步态控制方法的控制过程如下：(1)将前移动机构和后移动机构的初始状态设置为相同状态，即在未运动之前，前移动机构中的前活塞杆位于前活塞缸的最上端，此时后移动机构中的后活塞杆位于后活塞缸的最上端；(2)设置起振盘的偏心位置，其偏心距离与双足并行移动步态控制方法的偏心距离相同；(3)开启上控制阀，关闭下控制阀；(4)打开通信传感模块，接收控制信号，并将控制信号输入至控制模块；(5)控制模块开始工作，并通过控制信号调节电机的转速，对机器人的移动速度进行调节；(6)通信传感模块检测周边的环境信息，并将信号传回控制中心。所述的跑动步态控制方法的控制过程如下：(1)将前移动机构和后移动机构的初始状态设置为相反状态，即在未运动之前，前移动机构中的前活塞杆位于前活塞缸的最上端，此时后移动机构中的后活塞杆位于后活塞缸的最下端；(2)设置起振盘的偏心位置，其偏心距离与双足并行移动步态控制方法的偏心距离相同；(3)开启上控制阀，关闭下控制阀；(4)打开通信传感模块，接收控制信号，并将控制信号输入至控制模块；(5)控制模块开始工作，并通过控制信号调节电机的转速，对机器人的移动速度进行调节；(6)通信传感模块检测周边的环境信息，并将信号传回控制中心。所述的匍匐移动步态控制方法的控制过程如下：(1)将前移动机构和后移动机构的初始状态设置为相同状态，即在未运动之前，前移动机构中的前活塞杆位于前活塞缸的最上端，此时后移动机构中的后活塞杆位于后活塞缸的最上端；(2)设置起振盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法，其特征在于，包括机器人的双足并行移动步态控制方法、双足交替移动步态控制方法、跳跃步态控制方法、跑动步态控制方法、匍匐移动步态控制方法，每种控制方法在特定的场合使用，可根据需要进行切换。

【技术特征摘要】
1.一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法，其特征在于，包括机器人的双足并行移动步态控制方法、双足交替移动步态控制方法、跳跃步态控制方法、跑动步态控制方法、匍匐移动步态控制方法，每种控制方法在特定的场合使用，可根据需要进行切换。2.根据权利要求1所述的一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法，其特征在于，所述的双足并行移动步态控制方法的控制过程如下：(1)将前移动机构(3)和后移动机构(5)的初始状态设置为相反状态，即在未运动之前，前移动机构(3)中的前活塞杆位于前活塞缸的最上端，此时后移动机构(5)中的后活塞杆位于后活塞缸的最下端；(2)设置起振盘(65)的偏心位置，其偏心距离为：其中，r为起振盘(65)的中心距离其与电机(66)轴固定处的距离，R为前移动机构(3)中的前活塞缸或后移动机构(5)中的后活塞缸的直径，h为起振盘(65)在电机(66)轴线方向上的长度，d为起振盘(65)的直径，a为前腿(2)或后腿(4)的长度，b为柔性铰链(10)到前移动机构(3)中的前活塞杆或后移动机构(5)中的后活塞杆与壳体(1)连接处的距离；(3)关闭上控制阀(111)和下控制阀(112)；(4)打开通信传感模块(9)，接收控制信号，并将控制信号输入至控制模块(8)；(5)控制模块(8)开始工作，并通过控制信号调节电机(66)的转速，对机器人的移动速度进行调节；(6)通信传感模块(9)检测周边的环境信息，并将信号传回控制中心。3.根据权利要求1所述的一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法，其特征在于，所述的双足交替移动步态控制方法的控制过程如下：(1)将前移动机构(3)和后移动机构(5)的初始状态设置为相同状态，即在未运动之前，前移动机构(3)中的前活塞杆位于前活塞缸的最上端，此时后移动机构(5)中的后活塞杆位于后活塞缸的最上端；(2)设置起振盘(65)的偏心位置，其偏心距离与双足并行移动步态控制方法的偏心距离相同；(3)关闭上控制阀(111)和下控制阀(112)；(4)打开通信传感模块(9)，接收控制信号，并将控制信号输入至控制模块(8)；(5)控制模块(8)开始工作，并通过控制信号调节电机(66)的转速，对机器人的移动速度进行调节；(6)通信传感模块(9)检测周边的环境信息，并将信号传回控制中心。4.根据权利要求1所述的一种仿生式两足微型爬行机器人控制方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：马鞍山清净环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34