CN119058851A - 足履式复合型移动机器人驱控系统及方法 - Google Patents
足履式复合型移动机器人驱控系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN119058851A CN119058851A CN202310626177.1A CN202310626177A CN119058851A CN 119058851 A CN119058851 A CN 119058851A CN 202310626177 A CN202310626177 A CN 202310626177A CN 119058851 A CN119058851 A CN 119058851A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- track
- foot
- driving
- drive
- obstacle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
- B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
- B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D55/00—Endless track vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种足履式复合型移动机器人驱控系统及方法,该系统包括信息采集传感器、上位机、足式驱动子系统和履式驱动子系统,信息采集传感器采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息后,上位机比较障碍物尺寸与预设安全阈值的大小以确认选择足式驱动方式还是履式驱动方式,根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令或履带驱动指令;当足式驱动子系统接收到上位机发送的步态控制指令时,根据步态控制指令控制足式驱动机构运动;当履式驱动子系统接收到上位机发送的履带驱动指令时,根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动。本发明能够根据障碍物的大小自动切换足履式机器人的运动模式,能够适应更为复杂的工作环境。
Description
技术领域
本申请涉及机器人技术领域,特别是涉及一种足履式复合型移动机器人驱控系统及方法。
背景技术
移动机器人作为机器人领域中的一个重要分支,近年来在抗险救灾、工业制造、军事行动、空间探测等场景得到了广泛的关注与应用,具有广阔的市场前景与应用价值。根据机器人的运动方式来划分,移动机器人可分为轮式、履带式、足腿式、复合式及爬行式机器人等几类。在复杂工作环境下,利用仿生学的特点,足腿式机器人相较于其他种类机器人,具有更强的环境适应能力,可以在整体尺寸允许的范围内跨越更大的路面障碍。而履带式机器人具有牵引力大、不易打滑、越野性能好等特点,拥有强大的路面适应能力。目前市面上存在的移动机器人多为轮式或履带式机器人,其移动方式较为单一,导致现有的控制系统大多只能对单一移动方式进行控制,将足式和履式两套控制系统应用到足履式复合移动机器人时,需要人工手动切换两种控制模式,灵活性差,无法满足足履式复合移动机器人在复杂环境下的工作需求。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种足履式复合型移动机器人驱控系统及方法,以解决现有机器人控制系统不适配足履式移动机器人问题。
为解决上述技术问题,本申请采用的一个技术方案是:提供一种足履式复合型移动机器人驱控系统,其应用于足履式复合型移动机器人,复合型移动机器人包括足式驱动机构和履式驱动机构;驱控系统包括:信息采集传感器,用于采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息;上位机,与信息采集传感器电性连接,用于接收信息采集传感器传输的障碍物尺寸,并比较障碍物尺寸与预设安全阈值以确认确定执行跨越障碍策略还是避开障碍策略,当执行跨越障碍策略时,根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令,当执行避开障碍策略时,根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令;足式驱动子系统,与上位机电性连接,用于接收上位机发送的步态控制指令,并根据步态控制指令控制足式驱动机构运动;履式驱动子系统,与上位机电性连接,用于接收上位机发送的履带驱动指令,并根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动。
作为本申请的进一步改进,足式驱动子系统包括:液压缸控制模块和位移传感器,液压缸控制模块分别与上位机、位移传感器电性连接;位移传感器用于采集液压缸的实际位置,并将实际位置反馈至液压缸控制模块;液压缸控制模块用于根据上位机下发的步态控制指令和实际位置驱动液压缸工作。
作为本申请的进一步改进,液压缸控制模块包括:多轴运动控制器、放大器和比例阀,多轴运动控制器分别与上位机、放大器电性连接,放大器与比例阀电性连接;多轴运动控制器用于根据目标位置与实际位置的误差生成模拟量电压;放大器用于放大模拟量电压并转换为比例阀的控制电信号;比例阀用于根据控制电信号控制阀口开度,以控制液压缸的液压杆伸缩的行程和速度。
作为本申请的进一步改进,履式驱动子系统包括:履带控制器、左履带驱动电机和右履带驱动电机,履带控制器分别与上位机、左履带驱动电机、右履带驱动电机电信连接;履带控制器用于根据上位机下发的履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号;左履带驱动电机用于根据左履带驱动信号驱动左履带运动;右履带驱动电机用于根据右履带驱动信号驱动右履带运动。
作为本申请的进一步改进,履式驱动子系统还包括遥控器,遥控器与履带控制器通信连接。
为解决上述技术问题,本申请采用的又一个技术方案是:提供一种足履式复合型移动机器人驱控方法,其应用于上述任一所述的足履式复合型移动机器人驱控系统,足履式复合型移动机器人驱控系统包括:信息采集传感器、上位机、足式驱动子系统、履式驱动子系统;方法包括:信息采集传感器采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息;上位机接收信息采集传感器传输的障碍物尺寸信息,并比较障碍物尺寸与预设安全阈值的大小,预设安全阈值根据足式驱动机构的腿部各关节转角信息和足端在当前位姿的位置信息以及运动空间信息设定;当障碍物尺寸未超过预设安全阈值时,上位机执行跨越障碍策略,根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令并下发至足式驱动子系统;足式驱动子系统接收上位机发送的步态控制指令,并根据步态控制指令控制足式驱动机构运动;当障碍物尺寸超过预设安全阈值时,上位机执行避开障碍策略,根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令并下发至履式驱动子系统;履式驱动子系统接收上位机发送的履带驱动指令,并根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动。
作为本申请的进一步改进,足式驱动子系统包括:液压缸控制模块和位移传感器;足式驱动子系统接收上位机发送的步态控制指令,并根据步态控制指令控制足式驱动机构运动,包括:位移传感器采集液压缸的实际位置,并将实际位置反馈至液压缸控制模块;液压缸控制模块根据上位机下发的步态控制指令和实际位置驱动液压缸工作。
作为本申请的进一步改进,液压缸控制模块包括:多轴运动控制器、放大器和比例阀;液压缸控制模块根据上位机下发的步态控制指令和实际位置驱动液压缸工作,包括:多轴运动控制器根据目标位置与实际位置的误差生成模拟量电压;放大器放大模拟量电压并转换为比例阀的控制电信号;比例阀根据控制电信号控制阀口开度,以控制液压缸的液压杆伸缩的行程和速度。
作为本申请的进一步改进,履式驱动子系统包括:履带控制器、左履带驱动电机和右履带驱动电机;履式驱动子系统接收上位机发送的履带驱动指令,并根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动,包括:履带控制器根据上位机下发的履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号;左履带驱动电机根据左履带驱动信号驱动左履带运动;右履带驱动电机根据右履带驱动信号驱动右履带运动。
作为本申请的进一步改进,履式驱动子系统还包括遥控器;方法还包括:履带控制器接收遥控器下发的左履带驱动指令和/或右履带驱动指令,并根据左履带驱动指令和/或右履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号。
本申请的有益效果是:本申请的足履式复合型移动机器人驱控系统利用信息采集传感器采集移动机器人移动路径上障碍物的障碍物尺寸信息,再利用上位机比较障碍物尺寸信息和预设安全阈值以确认确定执行跨越障碍策略还是避开障碍策略。当执行跨越障碍策略时,上位机根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令并下发至足式驱动子系统,由足式驱动子系统根据不太控制指令控制足式驱动机构运动;当执行避开障碍策略时,上位机根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令并下发至履式驱动子系统,由履式驱动子系统根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动,其通过根据障碍物的大小采用合适的“越障”或“避障”策略,能够在复杂环境下实现足履式复合移动机器人足式移动方式和履式移动方式的自动切换,增强对复杂环境的适应能力,提高了足履式复合移动机器人的灵活性。
附图说明
图1是本发明实施例的足履式复合型移动机器人的结构示意图;
图2是本发明实施例的足履式复合型移动机器人驱控系统的结构示意图;
图3是本发明实施例的足履式复合型移动机器人驱控系统的足履状态切换的有限状态机;
图4是本发明实施例的足履式复合型移动机器人驱控系统的足式驱动子系统的结构示意图;
图5是本发明实施例的足履式复合型移动机器人驱控系统的履式驱动子系统的结构示意图;
图6是本发明实施例的足履式复合型移动机器人驱控方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本实施例的足履式复合型移动机器人驱控系统应用于足履式复合型移动机器人。如图1所示,该足履式复合型移动机器人包括足式驱动机构100和履式驱动机构200,以及与足式驱动机构100和履式驱动机构200连接的平台机构300,足式驱动机构100设置于平台机构300的两侧,履式驱动机构200设置于平台机构300的底部,其可在足式移动和履式移动两种方式之间进行切换。其中,该足式驱动机构100基于液压驱动实现,该履式驱动机构200基于电驱动实现。
图2是本发明实施例的足履式复合型移动机器人驱控系统的结构示意图。如图2所示,该足履式复合型移动机器人驱控系统包括信息采集传感器1、上位机2、足式驱动子系统3和履式驱动子系统4。上位机2分别与信息采集传感器1、足式驱动子系统3、履式驱动子系统4电性连接。
其中,信息采集传感器1用于采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息;上位机2,用于接收信息采集传感器1传输的障碍物尺寸,并比较障碍物尺寸与预设安全阈值以确认确定执行跨越障碍策略还是避开障碍策略,当执行跨越障碍策略时,根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令,当执行避开障碍策略时,根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令;足式驱动子系统3,用于接收上位机2发送的步态控制指令,并根据步态控制指令控制足式驱动机构100运动;履式驱动子系统4,用于接收上位机2发送的履带驱动指令,并根据履带驱动指令控制履式驱动机构200运动。
具体地,该信息采集传感器1为摄像头、雷达等传感器。该预先指定的活动区域为足履式复合型移动机器人运动方向上的一定范围,利用该信息采集传感器1采集该区域的障碍物信息,并获取该障碍物的障碍物尺寸,再将障碍物尺寸发送至上位机2。上位机2将障碍物尺寸与预设安全阈值进行比较,当障碍物尺寸在预设安全阈值范围内时,执行跨越障碍策略,当障碍物尺寸超过预设安全阈值范围时,执行避开障碍策略。
本实施例中,采用D-H(Denavit-Hartenberg)参数法,对足履式复合型移动机器人单足运动学建模分析,可获得腿部各关节转角信息和足端在当前位姿的位置信息以及运动空间信息,通过解算机器人单足运动空间与履带高度,可得到足履式复合型移动机器人最大可跨越安全高度,再根据单足运动空间与履带高度设定预设安全阈值。通过比对障碍物尺寸与预设安全阈值来选择跨越障碍策略或避开障碍策略。
本实施例中,通过建立基于状态模型的有限状态机(Finite State Machine,FSM),足履式复合型移动机器人可以根据事件对应的运动状态实现足履状态的切换。有限状态机的形式定义:M=(Q,S,F,q0,Z),式中:Q表示整个系统内的有限个状态的集合;S表示系统的输入集合;F表示有限状态机内状态之间的转换函数;q0表示整个系统的初始状态;Z表示系统输出的集合。转换函数F定义:F(q1,x)=q2,式中:q1表示对象当前状态,当输入x字符时,对象将转移至状态q2。如图3所示,本实施例足履式复合型移动机器人的状态模型如下:
(1)T表示移动机器人的履带状态,H表示移动机器人的足式状态,C1表示履带切换足式的状态,C2表示足式切换履带的状态,有限状态集Q表示如下:Q:{T,H,C1,C2};
(2)输入事件为停止切换、启动切换、切换完成,输入事件集合S表示如下:S:{E0,E1,E2,E3,E4};
(3)在触发一定条件后,移动机器人从当前状态向下一个状态转换,状态转换函数F表示为:F:Q×S→Q;
(4)足履式复合型移动机器人的初始状态是以履带作为运动方式,因此初始状态q0:{T};
(5)输出集合Z为机器人的输入事件所输出的相应的运动状态。
当检测到前方未知障碍物满足移动机器人的“跨越”要求时,机器人将以足式运动方式进行越障,此时移动机器人从履带状态T转换为履带切换足式状态C1;当切换状态C1完毕后,移动机器人当前状态为足式状态H,并以足式运动状态越过障碍物;当机器人越障完毕后,机器人需要切换回履带运动方式继续快速跟随路径,此时移动机器人从足式状态H转换为足式切换履带状态C2;当切换状态C2完毕后,移动机器人当前状态为履带状态T。当检测到前方未知障碍物不满足移动机器人的“跨越”要求时,则移动机器人当前状态不变,且规划另外的路径绕过障碍物。
优选地,上位机2上还设置有工控触摸屏,以方便用户通过工控触摸屏向移动机器人输入控制指令。此外,上位机2还可与远程主机设备之间实现5G通讯,以接收用户通过远程主机设备发送的控制指令,方便用户对移动机器人进行远程实时控制。
本实施例的足履式复合型移动机器人驱控系统利用信息采集传感器1采集移动机器人移动路径上障碍物的障碍物尺寸信息,再利用上位机2比较障碍物尺寸信息和预设安全阈值以确认确定执行跨越障碍策略还是避开障碍策略。当执行跨越障碍策略时,上位机2根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令并下发至足式驱动子系统3,由足式驱动子系统3根据步态控制指令控制足式驱动机构100运动;当执行避开障碍策略时,上位机2根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令并下发至履式驱动子系统4,由履式驱动子系统4根据履带驱动指令控制履式驱动机构200运动,其通过根据障碍物的大小采用合适的“越障”或“避障”策略,能够在复杂环境下实现足履式复合移动机器人足式移动方式和履式移动方式的自动切换,增强对复杂环境的适应能力,提高了足履式复合移动机器人的灵活性。
进一步的,如图4所示,足式驱动子系统3包括:液压缸控制模块31和位移传感器32,液压缸控制模块31分别与上位机2、位移传感器32电性连接。其中,位移传感器32用于采集液压缸的实际位置,并将实际位置反馈至液压缸控制模块31。液压缸控制模块31用于根据上位机2下发的步态控制指令和实际位置驱动液压缸工作。
具体地,本实施例采用PID(比例-积分-微分)闭环控制,液压缸控制模块31根据上位机2下发的步态控制指令和位移传感器32反馈实际位置计算得到误差,再根据该误差生成相应的电信号驱动液压缸工作。
进一步的,如图4所示,液压缸控制模块31包括:多轴运动控制器311、放大器312和比例阀313,多轴运动控制器311分别与上位机2、放大器312电性连接,放大器312与比例阀313电性连接。其中,多轴运动控制器311用于根据目标位置与实际位置的误差生成模拟量电压;放大器312用于放大模拟量电压并转换为比例阀313的控制电信号;比例阀313用于根据控制电信号控制阀口开度,以控制液压缸的液压杆伸缩的行程和速度。
具体地,液压缸工作时,将位移传感器32反馈的实际位置与目标位置进行比较,将误差传入多轴运动控制器311中,该目标位置从步态控制指令获取。多轴运动控制器311对目标位置与实际位置的误差进行数模信号转换,再根据数模信号转换后的信息输出模拟量电压至放大板。放大板将模拟量电压放大并转换为比例阀313的控制电信号。比例阀313根据控制电信号控制阀口开度,以控制各个液压油路的流量和压力,进而控制液压杆伸缩的行程和速度。位移传感器32采集液压缸的实际位置,并对实际位置进行模数信号转换,再对模数信号转换后的实际位置进行反馈,并传入比较器实现闭环控制。
需要说明的是,本实施例中,足式驱动机构100优选为六足结构,每条仿生足拥有3个关节,每个关节由1个液压缸进行驱动,从而实现三个自由度的运动,因此,足式驱动机构100需要18个液压缸进行驱动,对应有18个多轴运动控制器311,每个多轴运动控制器311控制一个液压缸的运动。足式驱动子系统3通过上位机2对六足腿的行进方式进行步态规划生成步态控制指令,再由足式驱动子系统3根据步态控制指令对六足腿进行联动控制。其中,足式驱动子系统3基于多线程的方式进行任务处理,以实现对六足腿的同步控制。
进一步的,如图5所示,履式驱动子系统4包括:履带控制器41、左履带驱动电机42和右履带驱动电机43,履带控制器41分别与上位机2、左履带驱动电机42、右履带驱动电机43电信连接。其中,履带控制器41用于根据上位机2下发的履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号;左履带驱动电机42用于根据左履带驱动信号驱动左履带运动;右履带驱动电机43用于根据右履带驱动信号驱动右履带运动。
需要说明的是,履式驱动子系统4与上位机2之间使用RS485串口通讯的方式进行数据交换。
进一步的,履式驱动子系统4还包括遥控器44,遥控器44与履带控制器41通信连接。
具体地,履式驱动子系统4提供了远程交互的接口以实现与遥控器44的通信连接,用户可通过遥控器44直接控制履式驱动子系统4的工作。
图6是本发明实施例的足履式复合型移动机器人驱控方法的流程示意图。该足履式复合型移动机器人驱控方法应用于上述实施例中所述的足履式复合型移动机器人驱控系统,该足履式复合型移动机器人驱控系统包括:信息采集传感器、上位机、足式驱动子系统、履式驱动子系统。该足履式复合型移动机器人驱控方法包括:
步骤S101:信息采集传感器采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息。
步骤S102:上位机接收信息采集传感器传输的障碍物尺寸信息,并比较障碍物尺寸与预设安全阈值的大小,预设安全阈值根据足式驱动机构的腿部各关节转角信息和足端在当前位姿的位置信息以及运动空间信息设定。当障碍物尺寸未超过预设安全阈值时,执行步骤S103~步骤S104;当障碍物尺寸超过预设安全阈值时,执行步骤S105~步骤S106。
步骤S103:上位机执行跨越障碍策略,根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令并下发至足式驱动子系统。
步骤S104:足式驱动子系统接收上位机发送的步态控制指令,并根据步态控制指令控制足式驱动机构运动。
步骤S105:上位机执行避开障碍策略,根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令并下发至履式驱动子系统。
步骤S106:履式驱动子系统接收上位机发送的履带驱动指令,并根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动。
进一步的,足式驱动子系统包括:液压缸控制模块和位移传感器。
步骤S104具体包括:
1、位移传感器采集液压缸的实际位置,并将实际位置反馈至液压缸控制模块。
2、液压缸控制模块根据上位机下发的步态控制指令和实际位置驱动液压缸工作。
进一步的,液压缸控制模块包括:多轴运动控制器、放大器和比例阀。液压缸控制模块根据上位机下发的步态控制指令和实际位置驱动液压缸工作的步骤,具体包括:
2.1、多轴运动控制器根据目标位置与实际位置的误差生成模拟量电压。
2.2、放大器放大模拟量电压并转换为比例阀的控制电信号。
2.3、比例阀根据控制电信号控制阀口开度,以控制液压缸的液压杆伸缩的行程和速度。
进一步的,履式驱动子系统包括:履带控制器、左履带驱动电机和右履带驱动电机。步骤S106具体包括:
1、履带控制器根据上位机下发的履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号。
2、左履带驱动电机根据左履带驱动信号驱动左履带运动。
3、右履带驱动电机根据右履带驱动信号驱动右履带运动。
进一步的,履式驱动子系统还包括遥控器;该足履式复合型移动机器人驱控方法还包括:履带控制器接收遥控器下发的左履带驱动指令和/或右履带驱动指令,并根据左履带驱动指令和/或右履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号。
本实施例的足履式复合型移动机器人驱控方法利用信息采集传感器采集移动机器人移动路径上障碍物的障碍物尺寸信息,再利用上位机比较障碍物尺寸信息和预设安全阈值以确认确定执行跨越障碍策略还是避开障碍策略。当执行跨越障碍策略时,上位机根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令并下发至足式驱动子系统,由足式驱动子系统根据不太控制指令控制足式驱动机构运动;当执行避开障碍策略时,上位机根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令并下发至履式驱动子系统,由履式驱动子系统根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动,其通过根据障碍物的大小采用合适的“越障”或“避障”策略,能够在复杂环境下实现足履式复合移动机器人足式移动方式和履式移动方式的自动切换,增强对复杂环境的适应能力,提高了足履式复合移动机器人的灵活性。
关于上述实施例足履式复合型移动机器人驱控方法中各步骤实现技术方案的其他细节,可参见上述实施例中的足履式复合型移动机器人驱控系统中的描述,此处不再赘述。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种足履式复合型移动机器人驱控系统,其特征在于,其应用于足履式复合型移动机器人,所述足履式复合型移动机器人包括足式驱动机构和履式驱动机构;所述驱控系统包括:
信息采集传感器,用于采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息;
上位机,与所述信息采集传感器电性连接,用于接收所述信息采集传感器传输的障碍物尺寸,并比较所述障碍物尺寸与预设安全阈值以确认确定执行跨越障碍策略还是避开障碍策略,当执行所述跨越障碍策略时,根据所述障碍物尺寸信息生成步态控制指令,当执行所述避开障碍策略时,根据所述障碍物尺寸信息生成履带驱动指令;
足式驱动子系统,与所述上位机电性连接,用于接收所述上位机发送的步态控制指令,并根据所述步态控制指令控制所述足式驱动机构运动;
履式驱动子系统,与所述上位机电性连接,用于接收所述上位机发送的履带驱动指令,并根据所述履带驱动指令控制所述履式驱动机构运动。
2.根据权利要求1所述的足履式复合型移动机器人驱控系统,其特征在于,所述足式驱动子系统包括:液压缸控制模块和位移传感器,所述液压缸控制模块分别与所述上位机、所述位移传感器电性连接;
所述位移传感器用于采集液压缸的实际位置,并将所述实际位置反馈至所述液压缸控制模块;
所述液压缸控制模块用于根据所述上位机下发的步态控制指令和所述实际位置驱动液压缸工作。
3.根据权利要求2所述的足履式复合型移动机器人驱控系统,其特征在于,所述液压缸控制模块包括:多轴运动控制器、放大器和比例阀,所述多轴运动控制器分别与所述上位机、所述放大器电性连接,所述放大器与所述比例阀电性连接;
所述多轴运动控制器用于根据目标位置与所述实际位置的误差生成模拟量电压;
所述放大器用于放大所述模拟量电压并转换为比例阀的控制电信号;
所述比例阀用于根据所述控制电信号控制阀口开度,以控制液压缸的液压杆伸缩的行程和速度。
4.根据权利要求1所述的足履式复合型移动机器人驱控系统,其特征在于,所述履式驱动子系统包括:履带控制器、左履带驱动电机和右履带驱动电机,所述履带控制器分别与所述上位机、所述左履带驱动电机、所述右履带驱动电机电信连接;
所述履带控制器用于根据所述上位机下发的履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号;
所述左履带驱动电机用于根据所述左履带驱动信号驱动左履带运动;
所述右履带驱动电机用于根据所述右履带驱动信号驱动右履带运动。
5.根据权利要求4所述的足履式复合型移动机器人驱控系统,其特征在于,所述履式驱动子系统还包括遥控器,所述遥控器与所述履带控制器通信连接。
6.一种足履式复合型移动机器人驱控方法,其特征在于,其应用于权利要求1-5之一所述的足履式复合型移动机器人驱控系统,所述足履式复合型移动机器人驱控系统包括:信息采集传感器、上位机、足式驱动子系统、履式驱动子系统;所述方法包括:
所述信息采集传感器采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息;
所述上位机接收所述信息采集传感器传输的障碍物尺寸信息,并比较所述障碍物尺寸与预设安全阈值的大小,所述预设安全阈值根据足式驱动机构的腿部各关节转角信息和足端在当前位姿的位置信息以及运动空间信息设定;
当所述障碍物尺寸未超过预设安全阈值时,所述上位机执行跨越障碍策略,根据所述障碍物尺寸信息生成步态控制指令并下发至所述足式驱动子系统;
所述足式驱动子系统接收所述上位机发送的步态控制指令,并根据所述步态控制指令控制所述足式驱动机构运动;
当所述障碍物尺寸超过预设安全阈值时,所述上位机执行所述避开障碍策略,根据所述障碍物尺寸信息生成履带驱动指令并下发至所述履式驱动子系统;
所述履式驱动子系统接收所述上位机发送的履带驱动指令,并根据所述履带驱动指令控制履式驱动机构运动。
7.根据权利要求6所述的足履式复合型移动机器人驱控方法,其特征在于,所述足式驱动子系统包括:液压缸控制模块和位移传感器;所述足式驱动子系统接收所述上位机发送的步态控制指令,并根据所述步态控制指令控制所述足式驱动机构运动,包括:
所述位移传感器采集液压缸的实际位置,并将所述实际位置反馈至所述液压缸控制模块;
所述液压缸控制模块根据所述上位机下发的步态控制指令和所述实际位置驱动液压缸工作。
8.根据权利要求7所述的足履式复合型移动机器人驱控方法,其特征在于,所述液压缸控制模块包括:多轴运动控制器、放大器和比例阀;所述液压缸控制模块根据所述上位机下发的步态控制指令和所述实际位置驱动液压缸工作,包括:
所述多轴运动控制器根据目标位置与所述实际位置的误差生成模拟量电压;
所述放大器放大所述模拟量电压并转换为比例阀的控制电信号;
所述比例阀根据所述控制电信号控制阀口开度,以控制液压缸的液压杆伸缩的行程和速度。
9.根据权利要求6所述的足履式复合型移动机器人驱控方法,其特征在于,所述履式驱动子系统包括:履带控制器、左履带驱动电机和右履带驱动电机;所述履式驱动子系统接收所述上位机发送的履带驱动指令,并根据所述履带驱动指令控制履式驱动机构运动,包括:
所述履带控制器根据所述上位机下发的履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号;
所述左履带驱动电机根据所述左履带驱动信号驱动左履带运动;
所述右履带驱动电机根据所述右履带驱动信号驱动右履带运动。
10.根据权利要求9所述的足履式复合型移动机器人驱控方法,其特征在于,所述履式驱动子系统还包括遥控器;所述方法还包括:
所述履带控制器接收所述遥控器下发的左履带驱动指令和/或右履带驱动指令,并根据所述左履带驱动指令和/或右履带驱动指令生成所述左履带驱动信号和/或右履带驱动信号。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310626177.1A CN119058851A (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 足履式复合型移动机器人驱控系统及方法 |
| PCT/CN2023/137607 WO2024244375A1 (zh) | 2023-05-30 | 2023-12-08 | 足履式复合型移动机器人驱控系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310626177.1A CN119058851A (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 足履式复合型移动机器人驱控系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN119058851A true CN119058851A (zh) | 2024-12-03 |
Family
ID=93634054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310626177.1A Pending CN119058851A (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 足履式复合型移动机器人驱控系统及方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN119058851A (zh) |
| WO (1) | WO2024244375A1 (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206654106U (zh) * | 2017-04-18 | 2017-11-21 | 山东大学 | 履带‑腿足复合式移动机器人 |
| CN109571404A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-05 | 杭州申昊科技股份有限公司 | 一种越障机构、越障智能巡检机器人及其变电站越障方法 |
| CN110171502A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-27 | 三明学院 | 一种足履机器人 |
| WO2021179987A1 (zh) * | 2020-03-11 | 2021-09-16 | 长沙智能驾驶研究院有限公司 | 模板机器人、模板机器人控制方法和模板机器人系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105216899A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-06 | 重庆交通大学 | 越障机器人 |
| CN108303972B (zh) * | 2017-10-31 | 2020-01-17 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 移动机器人的交互方法及装置 |
| CN111824286B (zh) * | 2020-07-31 | 2025-06-10 | 北京交通大学 | 一种变足式移动机器人 |
| CN216660086U (zh) * | 2022-01-20 | 2022-06-03 | 黄惠成 | 一种行走机构及仿生搜救机器人 |
| CN114475831B (zh) * | 2022-01-24 | 2023-03-31 | 北京理工大学 | 一种足履式多模态仿生机器人 |
-
2023
- 2023-05-30 CN CN202310626177.1A patent/CN119058851A/zh active Pending
- 2023-12-08 WO PCT/CN2023/137607 patent/WO2024244375A1/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206654106U (zh) * | 2017-04-18 | 2017-11-21 | 山东大学 | 履带‑腿足复合式移动机器人 |
| CN109571404A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-05 | 杭州申昊科技股份有限公司 | 一种越障机构、越障智能巡检机器人及其变电站越障方法 |
| CN110171502A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-27 | 三明学院 | 一种足履机器人 |
| WO2021179987A1 (zh) * | 2020-03-11 | 2021-09-16 | 长沙智能驾驶研究院有限公司 | 模板机器人、模板机器人控制方法和模板机器人系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024244375A1 (zh) | 2024-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11654984B2 (en) | Slip detection for robotic locomotion | |
| Mosher | Handyman to hardiman | |
| US20230415343A1 (en) | Automatically trasitioning a robot to an operational mode optimized for particular terrain | |
| CN115060518B (zh) | 一种基于数字孪生技术的挖掘机器人实验平台 | |
| CN104731107A (zh) | 一种电动六自由度运动平台高精度控制系统及控制方法 | |
| JP4671628B2 (ja) | ロボット装置の制御システム及び制御方法 | |
| US20100332087A1 (en) | Remote Vehicle Controller | |
| Di Castro et al. | A dual arms robotic platform control for navigation, inspection and telemanipulation | |
| CN112859851B (zh) | 多足机器人控制系统及多足机器人 | |
| CN113246120A (zh) | 一种液压四足双臂机器人的遥操作控制方法 | |
| CN111300451A (zh) | 一种高智能变形机器人 | |
| Hong et al. | Generating artificial force for feedback control of teleoperated mobile robots | |
| CN117245663A (zh) | 绳驱空间柔性机械臂力位型融合柔顺控制方法及系统 | |
| CN114795033A (zh) | 用于室内立体清洁的机械臂实时规划与控制方法及系统 | |
| CN111331603B (zh) | 一种轮腿机器人应激式运动姿态转换方法及系统 | |
| Guarnieri et al. | HELIOS IX tracked vehicle for urban search and rescue operations: Mechanical design and first tests | |
| CN119058851A (zh) | 足履式复合型移动机器人驱控系统及方法 | |
| CN113733111B (zh) | 一种轮腿足自重构移动机器人 | |
| CN115126494A (zh) | 一种巷道修复机 | |
| JPH02127180A (ja) | 歩行機械の歩行脚制御装置 | |
| Schwartz | Use of a low-cost humanoid for tiling as a study in on-site fabrication | |
| JPS6130385A (ja) | ロボツト | |
| CN212193167U (zh) | 一种双履带式的站立机器人 | |
| Jimenez et al. | A four-legged walking test bed | |
| CN111367291B (zh) | 一种自越障机器人及控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |