万向走步机的控制方法与流程

文档序号:22118680发布日期:2020-09-04 15:54阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种万向走步机的控制方法,其特征在于:包括踏板(10)、底座(20)、安装台(30)、定位单元以及控制单元;所述的踏板(10)包括用于托撑用户脚部的支撑板(11)、伸缩单元(13)以及第一驱动单元,伸缩单元(13)用于控制伸缩头(132)从踏板(10)伸出至底座(20)中或缩回至踏板(10)中;底座(20)上方设置有三个或四个踏板(10),底座(20)内设置有第二驱动单元;安装台(30)用于托撑底座(20)且安装台(30)内设置有第三驱动单元,控制单元按如下步骤进行控制:

a、控制单元控制第二驱动单元(23)启动,并控制任一个踏板(10)的伸缩头(132)伸出,第二驱动单元(23)通过伸缩头(132)驱动该踏板(10)沿底座(20)径向方向向内运动至该踏板(10)的支撑板(11)位于底座(20)中间位置,用户双脚站在该踏板(10)上;

b、用户伸出某只脚时,根据定位单元监测的用户脚部位置计算出该脚的落脚点;

c、控制单元根据该脚的落脚方向控制第一驱动单元和第三驱动单元反向同步动作使得另一个踏板(10)运动至该脚的落脚方向承接用户伸出的这只脚;

d、用户缩回另一只脚时,控制单元控制用户缩回的这只脚所踩踏板(10)的伸缩头(132)缩回并驱动步骤c中用户伸出的这只脚所踩踏板(10)的伸缩头(132)伸出;

e、用户继续将缩回的这只脚伸出时,返回并执行步骤b。

2.如权利要求1所述的万向走步机的控制方法,其特征在于:所述的踏板(10)包括支撑座(12)和第一电机(14),支撑座(12)整体呈方形且其上设置有第一通孔(121)用于安装第一电机(14),第一通孔(121)的轴芯沿竖直方向布置;支撑座(12)的顶面上设置有多个第一半球形孔洞(122)用于容纳滚珠(60),多个第一半球形孔洞(122)的中心位于同一圆周上且该圆周的中心线与第一电机(14)的轴芯重合;支撑板(11)为圆形板,第一电机(14)的轴与支撑板(11)的圆心固定连接,支撑板(11)下侧板面上设置有第一环形凹槽(111)与滚珠(60)构成滚动配合;第一电机(14)即构成第一驱动单元;

所述支撑座(12)的下方设置有凸起,伸缩单元(13)包括自下而上设置在凸起中的第一沉孔(131)、呈t型的伸缩头(132)、压簧(133)、压板(134)、气流通道(135)以及三通阀,伸缩头(132)位于第一沉孔(131)中且t型头朝向第一沉孔(131)的孔底一侧,压板(134)设置在凸起的下方且压板(134)中开设有供伸缩头(132)伸出的孔洞,压簧(133)套设在伸缩头(132)上,压簧(133)的一端抵靠在伸缩头(132)的t型台阶上、另一端抵靠在压板(134)上,气流通道(135)自第一沉孔(131)底部延伸至凸起的侧面并通过气管连接三通阀的公共端,三通阀的常开端连接大气、常闭端连接气源。

3.如权利要求2所述的万向走步机的控制方法,其特征在于:所述的底座(20)包括圆形的上盖板(21)和下盖板(22),下盖板(22)的边缘朝上设置有第二翻边(222),上盖板(21)固定在第二翻边(222)上;上盖板(21)的板面上设置有多个条形孔(212),条形孔(212)的长度方向沿上盖板(21)的径向方向布置,多个条形孔(212)沿圆周方向均匀间隔布置;踏板(10)的支撑座(11)下方设置有第二半球形孔洞(125)用于容纳滚珠(60),条形孔(212)的两侧设置有滚珠槽(215)与滚珠(60)构成滚动配合,滚珠槽(215)与条形孔(212)平行;

所述第二驱动单元(23)包括滚轮(234)、第一驱动板(235)、第二驱动板(236)以及第三电机(237),滚轮(234)固定在下盖板(22)上且沿圆周方向间隔布置有多个,滚轮(234)沿其轴芯方向布置有两组,两组滚轮(234)分别卡在第一驱动板(235)和第二驱动板(236)的边缘使得两个驱动板绕下盖板(22)的轴芯转动;第一驱动板(235)上沿周向均匀间隔设置有多条阿基米德螺旋线段槽,第二驱动板(236)上设置有形状相同且方向相反的阿基米德螺旋线段槽,第一驱动板(235)和第二驱动板(236)上的阿基米德螺旋线段槽在条形孔(212)处相交;第一驱动板(235)和第二驱动板(236)朝向彼此一侧面上均设置有平面齿轮,第三电机(237)驱动第一驱动板(235)和第二驱动板(236)按同样的转速朝相反方向转动。

4.如权利要求3所述的万向走步机的控制方法,其特征在于:安装台(30)包括圆盘状本体(31),本体(31)上设置有第二沉孔(311),第二沉孔(311)内设置有台阶(312)且台阶面上设置有第三半球形孔洞(313)用于容纳滚珠(60),第二沉孔(311)的孔口处设置有转动板(32)且转动板(32)的下侧板面上设置有第二环形凹槽(321)用于和滚珠(60)构成滚动配合;转动板(32)下侧板面位于第二环形凹槽(321)内还设置有齿轮,安装台(30)的本体(31)内设置有第四电机(34),第四电机(34)的输出轴上固定有齿轮并与转动板(32)上的齿轮相啮合,第四电机(34)即构成第三驱动单元。

5.如权利要求4所述的万向走步机的控制方法,其特征在于:所述的步骤a中,启动第二驱动单元(23)之前按如下步骤进行系统初始化:以底座(20)中心为原点在水平面内建立二维坐标系,控制单元控制第四电机(34)动作驱动底座(20)复位至初始位置,记录每个踏板(10)中心点的极角θi;所述的步骤b中,定位单元计算出的落脚方向即落脚点的极坐标(rf,θf)中的极角θf。

6.如权利要求5所述的万向走步机的控制方法,其特征在于:所述的步骤c中,按如下步骤承接用户伸出的脚:

c21、控制单元计算所有外侧踏板(10)的极角θi和落脚方向θf之间的夹角|θf-θi|,选取夹角最小的踏板(10);

c22、控制单元控制第四电机(34)动作,驱动底座(20)转动(θf-θi)的夹角;同时控制单元控制底座(20)中心的踏板(10)上的第一电机(14)转动,第一电机(14)和第四电机(34)的转速和转向保证该踏板(10)上的支撑板(11)和底座(20)按相同角速度、反向转动。

7.如权利要求6所述的万向走步机的控制方法,其特征在于:所述踏板(10)的支撑板(11)上设置有压力开关用于监测用户的是否踩在该踏板(10)上,控制单元接收压力开关输出的信号并按如下逻辑控制各踏板伸缩头(132)的动作:

r1、若踏板(10)上压力开关监测到用户未踩在该踏板(10)上,则控制单元控制该踏板(10)对应的三通阀至常开状态,伸缩头(132)在压簧(133)的作用力下缩回;

r2、若踏板(10)上压力开关监测到用户踩在该踏板(10)上且其他踏板(10)均未踩踏,则控制单元控制该踏板(10)对应的三通阀至常闭状态,伸缩头(132)在气压的作用力下伸出;

r3、若有超过一个踏板(10)上压力开关监测到用户踩在踏板(10)上,则控制单元维持当前三通阀的状态不变。

8.如权利要求7所述的万向走步机的控制方法,其特征在于:所述上盖板(21)下侧板面中心位置处设置有凸柱(214),凸柱(214)和上盖板(21)同芯布置,下盖板(22)中心位置处设置有第三通孔(221)供凸柱(214)伸出,凸柱(214)上固定安装有气电滑环(24),第一驱动板(235)和第二驱动板(236)的中心处设置避开凸柱(214)和气电滑环(24)的孔洞;第一电机(14)和第三电机(237)与气电滑环(24)相连,气流通道(135)通过气电滑环(24)连接三通阀的公共端;三通阀、控制单元均固定在安装台(30)的本体(31)内。

9.如权利要求8所述的万向走步机的控制方法,其特征在于:所述的定位单元包括鞋底(50)和摄像头(70);鞋底(50)上设置有条形凹槽(51),条形凹槽(51)中设置有弹片(52),弹片(52)的一端插置在条型凹槽(51)一端设置的插孔(511)中,弹片(52)的另一端呈悬伸状并设置有led灯珠(521),led灯珠(521)位置处的条形凹槽(51)槽底固定设置有按压式常闭开关(512),led灯珠(521)的正极通过按压式常闭开关(512)连接电源正极,led灯珠(521)的负极直接连接电源负极,条型凹槽(51)的槽口处设置有盖板(53),弹片(52)在正常状态下led灯珠(521)自盖板(53)上开设的孔洞中伸出,用户踩下时led灯珠(521)克服弹片(52)的弹性作用力缩回条形凹槽(51)中并打开按压式常闭开关(512)断开电源和led灯珠(521)的连接;摄像头(70)固定在安装台(30)的套筒(331)上,步骤b中,控制单元按如下步骤计算用户脚部位置:

s1、通过摄像头(70)拍摄用户脚部图像,其中摄像头(70)设置有两个或两个以上,摄像头(70)的光轴方向位于用户的行走平面内且各摄像头(70)的光轴之间具有夹角,摄像头(70)的拍摄频率大于10次/秒;

s2、控制单元根据每个摄像头(70)拍摄的图像分别拟合用户脚部运动曲线;

s3、控制单元根据曲线方程计算出用于脚部在行走平面内落点与该摄像头(70)的光轴夹角;

s4、控制单元根据所有摄像头(70)的光轴夹角以及摄像头(70)的位置信息计算得到用户脚部位置。

10.如权利要求9所述的万向走步机的控制方法,其特征在于:包括扶手(40),扶手(40)包括第一c型环(41)、第二c型环(42)、第三c型环(43)以及连接部(44);所述安装台(30)的本体(31)周边向外延伸有凸台(33),凸台(33)上设置有套筒(331);第一c型环(41)截面呈方形,第一c型环(41)的下方设置有立柱(411),立柱(411)和套筒(331)构成上下滑移配合且两者通过螺栓锁紧;第二c型环(42)环绕在用户腰部并通过连接部(44)固定在第一c型环(41)上,第一c型环(41)和第二c型环(42)的开口方向一致;第二c型环(42)为中空管状且其管壁上开设有细槽(421),第三c型环(43)位于第二c型环(42)中且第三c型环(43)可绕第二c型环(42)的轴芯转动,第三c型环(43)上设置有便于拨动的凸块(431)从细槽(421)中伸出。


技术总结
本发明特别涉及一种万向走步机的控制方法,包括踏板、底座、安装台、定位单元以及控制单元;控制单元按如下步骤进行控制:A、控制单元驱动其中一个踏板运动至底座中间位置,用户双脚站在该踏板上;B、用户伸出某只脚时,根据定位单元监测的用户脚部位置计算出该脚的落脚点;C、控制单元踏板运动至该脚的落脚点位置承接用户伸出的这只脚;D、用户缩回另一只脚时,控制单元控制踏板换位;E、用户继续将缩回的这只脚伸出时,返回并执行步骤B。该结构可以方便的实现用户在原地朝任意方向移动,该控制方法执行起来非常的方便,响应速度快,大幅提高用户的原地行走体验。

技术研发人员:童丹桂;李传红
受保护的技术使用者:安庆美特优智能科技有限公司
技术研发日:2020.06.09
技术公布日:2020.09.04
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