一種平整度自適應(yīng)的機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于地面平整度自適應(yīng)的機(jī)器人，包括機(jī)器人本體和移動底盤，機(jī)器人本體和移動底盤通過三自由度驅(qū)動模塊連接；三自由度驅(qū)動模塊具有俯仰、偏轉(zhuǎn)和翻滾三個自由度；機(jī)器人本體內(nèi)部設(shè)置姿態(tài)傳感器和運動控制模塊，姿態(tài)傳感器和三自由度驅(qū)動模塊均與運動控制模塊信號相連；三自由度驅(qū)動模塊包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)，第一電機(jī)轉(zhuǎn)軸與X軸平行，第二電機(jī)轉(zhuǎn)軸與Y軸平行，第三電機(jī)轉(zhuǎn)軸與Z軸平行。本實用新型在移動底盤和機(jī)器人本體之間設(shè)置具有三自由度的驅(qū)動模塊，用于調(diào)整本體的姿態(tài)。通過設(shè)置于本體內(nèi)部的姿態(tài)信息傳感器，可實時反饋本體姿態(tài)，從而使機(jī)器人適應(yīng)各種地形的作業(yè)，結(jié)構(gòu)簡單可靠、可控性能較好。
【專利說明】
一種平整度自適應(yīng)的機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種平整度自適應(yīng)的機(jī)器人?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)有的地形自適應(yīng)機(jī)器人，通過內(nèi)置的平衡機(jī)構(gòu)的差分齒輪組實現(xiàn)差動，以適應(yīng)崎嶇地形的變化。由于其主要通過機(jī)械結(jié)構(gòu)的改變來改變機(jī)構(gòu)構(gòu)型以適應(yīng)不同地形。機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可控性能欠佳。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于地面平整度自適應(yīng)的機(jī)器人，可應(yīng)用于平整度較差及有坡度的地面，大大提高機(jī)器人運動范圍及空間，不僅讓機(jī)器人可以通過不平整路面，更有效保證了機(jī)器人在通過不平整路面及有坡度路面的穩(wěn)定性，對機(jī)器人功能元器件有較好的保護(hù)。該機(jī)器人實現(xiàn)自適應(yīng)的結(jié)構(gòu)簡單可靠，可控性能較好。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種基于地面平整度自適應(yīng)的機(jī)器人，包括機(jī)器人本體和移動底盤，所述機(jī)器人本體和移動底盤通過三自由度驅(qū)動模塊連接;所述三自由度驅(qū)動模塊具有俯仰、偏轉(zhuǎn)和翻滾三個自由度;所述機(jī)器人本體內(nèi)部設(shè)置姿態(tài)傳感器和運動控制模塊，所述姿態(tài)傳感器和三自由度驅(qū)動模塊均與運動控制模塊信號相連;所述三自由度驅(qū)動模塊包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)，所述第一電機(jī)轉(zhuǎn)軸與X軸平行，所述第二電機(jī)轉(zhuǎn)軸與Y軸平行，所述第三電機(jī)轉(zhuǎn)軸與Z軸平行;所述移動底盤上設(shè)有驅(qū)動輪。
[0005]進(jìn)一步地，所述姿態(tài)傳感器2包含三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸電子羅盤。
[0006]本實用新型的有益效果是:在移動底盤和機(jī)器人本體之間設(shè)置一具有三自由度的驅(qū)動模塊，用于調(diào)整本體的姿態(tài)。通過設(shè)置于本體內(nèi)部的姿態(tài)信息傳感器反饋本體姿態(tài)，從而使機(jī)器人適應(yīng)各種地形的作業(yè)，結(jié)構(gòu)簡單可靠、可控性能較好?！靖綀D說明】[0007 ]圖1為機(jī)器人不意圖；
[0008]圖2為機(jī)器人信號連接示意圖；
[0009]圖3為機(jī)器人過程狀態(tài)示意圖，(a)為俯仰運動示意圖，(b)為翻滾運動示意圖，(c) 為偏轉(zhuǎn)運動示意圖；
[0010]圖4為機(jī)器人行進(jìn)過程示意圖；
[0011]圖中，機(jī)器人本體1、姿態(tài)傳感器2、運動控制模塊3、三自由度驅(qū)動模塊4、移動底盤 5、驅(qū)動輪6?！揪唧w實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0013]如圖1、2所示，本實用新型提供的一種基于地面平整度自適應(yīng)的機(jī)器人，包括機(jī)器人本體1、移動底盤5、姿態(tài)傳感器2和三自由度驅(qū)動模塊4。
[0014]所述姿態(tài)傳感器2設(shè)置在機(jī)器人本體I內(nèi)部，用于采集并輸出機(jī)器人本體I當(dāng)前的姿態(tài)信息，描述本體的六個方向參數(shù)，實時反饋本體姿態(tài)。一般姿態(tài)傳感器2包含三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸電子羅盤等輔助運動傳感器，輸出三維全姿態(tài)數(shù)據(jù)、三維加速度、三維角速度、三維地磁場強度等，在無需靜態(tài)水平條件下輸出絕對方向。
[0015]所述機(jī)器人本體I內(nèi)還設(shè)置有運動控制模塊3，所述運動控制模塊3與姿態(tài)傳感器
2、三自由度驅(qū)動模塊4信號相連，通過姿態(tài)傳感器2對機(jī)器人本體I姿態(tài)信息進(jìn)行采集，將數(shù)據(jù)傳送給運動控制模塊3，運動控制模塊3控制三自由度驅(qū)動模塊4工作，以調(diào)整機(jī)器人本體I姿態(tài)維持穩(wěn)定。運動控制模塊3可采用單片機(jī)、DSP等，本實用新型僅用其最基本的功能，SP將角度差值換算成電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，本實用新型的發(fā)明點并不在于配置在運動控制模塊3中的計算機(jī)程序。所述三自由度驅(qū)動模塊4包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)，所述第一電機(jī)轉(zhuǎn)軸與X軸平行，控制機(jī)器人本體I在YZ平面內(nèi)的擺動。所述第二電機(jī)轉(zhuǎn)軸與Y軸平行，控制機(jī)器人本體I在XZ平面內(nèi)的擺動，所述第三電機(jī)轉(zhuǎn)軸與Z軸平行，控制機(jī)器人本體I在XY平面內(nèi)的擺動。
[0016]所述移動底盤5通過三自由度驅(qū)動模塊4與機(jī)器人本體I連接，所述三自由度驅(qū)動模塊4具有俯仰、偏轉(zhuǎn)和翻滾三個自由度，可實現(xiàn)機(jī)器人本體I在前進(jìn)方向和垂直前進(jìn)方向的擺動。具體實施例中，如圖3所示，以機(jī)器人的運行方向為Y軸的正方向，豎直向上為Z軸的正方向，機(jī)器人行進(jìn)方向右側(cè)為X軸正方向；運動控制模塊3通過控制三自由度驅(qū)動模塊4的第一電機(jī)轉(zhuǎn)動，機(jī)器人本體I在YZ平面內(nèi)能實現(xiàn)擺動，即實現(xiàn)俯仰運動，俯仰角度為α;運動控制模塊3通過控制三自由度驅(qū)動模塊4中第二電機(jī)轉(zhuǎn)動，機(jī)器人本體I在XZ平面內(nèi)能實現(xiàn)擺動，即實現(xiàn)翻滾運動，翻滾角度為β;運動控制模塊3通過控制三自由度驅(qū)動模塊4中軸線與第三電機(jī)轉(zhuǎn)動，機(jī)器人本體I在XY平面內(nèi)能實現(xiàn)擺動，即實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)運動，偏轉(zhuǎn)角度為γ。移動底盤5上設(shè)置有四個驅(qū)動輪6。
[0017]工作原理說明:如圖4所示，在機(jī)器人行進(jìn)過程中，姿態(tài)傳感器2持續(xù)采集并輸出機(jī)器人本體I的姿態(tài)信息，此前姿態(tài)傳感器2持續(xù)采集機(jī)器人本體I的姿態(tài)信息(Χο,Υο,Ζο,αο，βο，γ ο)，當(dāng)移動底盤5經(jīng)過第一個上坡時，機(jī)器人本體I的姿態(tài)信息發(fā)生改變，即姿態(tài)信息變?yōu)?X1，Y1，Z1，Ct1 J1，γ !);運動控制模塊3從姿態(tài)傳感器2得到信息后，控制三自由度驅(qū)動模塊4的第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)轉(zhuǎn)動，使得姿態(tài)調(diào)整為(X1,Y1,Z1,αο，βο，γ O)。
[0018]機(jī)器人本體I姿態(tài)保持與上坡之前一致，即三個方向的擺動引起的機(jī)器人本體I姿態(tài)改變得到回復(fù)。從出發(fā)點至終點，整個過程，機(jī)器人均采用該種結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)機(jī)器人本體I的姿態(tài)得到控制，實現(xiàn)機(jī)器人在不平整地面的自適應(yīng)性。
【主權(quán)項】
1.一種基于地面平整度自適應(yīng)的機(jī)器人，其特征在于，包括機(jī)器人本體(I)和移動底盤(5)，所述機(jī)器人本體(I)和移動底盤(5)通過三自由度驅(qū)動模塊(4)連接;所述三自由度驅(qū)動模塊(4)具有俯仰、偏轉(zhuǎn)和翻滾三個自由度;所述機(jī)器人本體(I)內(nèi)部設(shè)置姿態(tài)傳感器(2)和運動控制模塊(3)，所述姿態(tài)傳感器(2)和三自由度驅(qū)動模塊(4)均與運動控制模塊(3)信號相連;所述三自由度驅(qū)動模塊(4)包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)，所述第一電機(jī)轉(zhuǎn)軸與X軸平行，所述第二電機(jī)轉(zhuǎn)軸與Y軸平行，所述第三電機(jī)轉(zhuǎn)軸與Z軸平行;所述移動底盤(5)上設(shè)有驅(qū)動輪(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地面平整度自適應(yīng)的機(jī)器人，其特征在于，所述姿態(tài)傳感器(2)包含三軸陀螺儀、三軸加速度計和三軸電子羅盤。
【文檔編號】G05D1/08GK205581644SQ201620413126
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月7日
【發(fā)明人】林阿斌, 李文華
【申請人】杭州南江機(jī)器人股份有限公司