一种足式仿生机器人运动控制测试平台及测试方法与流程

本发明属于智能机器人测试技术领域，特别涉及一种足式仿生机器人运动控制测试平台及测试方法。

背景技术：

近年来，随着机器人、机械、电子、计算机、人工智能、传感检测等相关学科的不断进步，研究和开发在现有车辆难以到达的复杂地形环境下，携带有效载荷，自主完成长途运输任务的高性能足式仿生机器人正在成为机器人领域的一个热点。然而，机器人在室外复杂环境下进行运动性能测试是十分不便的，机器人在室外复杂环境下进行运动性能测试时，需要反复的进行试验，不但试验周期长，且耗费巨大的人力、物力、财力。同时，受到天气、以及其它因素的影响。因此，在室内建立足式仿生机器人运动控制测试平台对于试验模型具有重要应用价值。本测试平台实时对机器人运动性能测试以及稳定性性能测试，并通过传感器等装置对整个系统动态条件下的运动特性进行反馈，对机器人运动控制、机械部分进行完善，进而对足式机器人真正独立行走做准备。本试验台主要针对机器人运动控制测试的问题，贯彻现代社会产品研发周期短、节约资源的理念，搭建足式仿生机器人运动控制测试平台。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种足式仿生机器人运动控制测试平台及测试方法，以解决现有技术中缺少室内机器人动态响应性能测试平台引起的实验周期长、且耗费巨大的人力、物力、财力，同时，容易受到天气、以及其它因素的影响等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种足式仿生机器人运动控制测试平台，包括坡道路面模拟平台、支撑保护机构和底台；坡道路面模拟平台、支撑保护机构均设置在底台上；

坡道路面模拟平台包括方柱、气缸、电机、传动带和滚轮；两个平行的方柱之间垂直设置有若干个滚轮柱，滚轮柱相互平行，方柱两个端头部位的滚轮柱上均设置有电机，电机安装在滚轮柱的端头；两个方柱的下方均设置有若干气缸；若干个滚轮柱外侧包裹有传动带，传动带能够在滚轮柱的外侧循环转动；

支撑保护机构包括支撑柱、导轨、支撑杆和夹持机构；四个支撑柱分别垂直设置于底台上表面的四个角上；导轨的个数为2，导轨固定设置在两个支撑柱的顶端之间，且两个导轨互相平行；支撑杆垂直设置在两个导轨之间，支撑杆能够沿导轨方向移动；夹持机构设置在支撑杆上。

进一步的，坡道路面模拟平台上放置有测试机器人；测试机器人包括机械腿和机体，若干个机械腿围绕机体设置；测试机器人机械腿的末端安装有力传感器；测试机器人的机械腿与机械腿的末端的连接处设置有速度传感器；测试机器人的机体上设置有姿态传感器；坡道路面模拟平台的气缸上设置有位移传感器。

进一步的，夹持机构包括移动环、柔性绳、夹持横杆、夹持纵杆和滑块；在支撑杆上套设有移动环，移动环能够在支撑杆上移动；移动环通过柔性绳与夹持横杆连接，夹持横杆的下表面开设有滑槽，滑槽内设置有两个夹持纵杆，两个夹持纵杆相对的两个面上开设有滑块导轨，滑块导轨内设置有滑块；两个夹持纵杆的底端设置有滑块档杆，滑块档杆能够挡住滑块。

进一步的，支撑杆的两端均设置有滚轮；底台的下表面设置有若干支撑腿。

进一步的，气缸连接有气压泵站。

进一步的，一种基于足式仿生机器人运动控制测试平台的测试方法，所述足式仿生机器人运动控制测试平台包括坡道路面模拟平台、支撑保护机构和底台；坡道路面模拟平台、支撑保护机构均设置在底台上；

坡道路面模拟平台包括方柱、气缸、电机、传动带和滚轮；两个平行的方柱之间垂直设置有若干个滚轮柱，滚轮柱相互平行，方柱两个端头部位的滚轮柱上均设置有电机，电机安装在滚轮柱的端头；两个方柱的下方均设置有若干气缸；若干个滚轮柱外侧包裹有传动带，传动带能够在滚轮柱的外侧循环转动；

支撑保护机构包括支撑柱、导轨、支撑杆和夹持机构；四个支撑柱分别垂直设置于底台上表面的四个角上；导轨的个数为2，导轨固定设置在两个支撑柱的顶端之间，且两个导轨互相平行；支撑杆垂直设置在两个导轨之间，支撑杆能够沿导轨方向移动；夹持机构设置在支撑杆上。

坡道路面模拟平台上放置有测试机器人；测试机器人包括机械腿和机体，若干个机械腿围绕机体设置；测试机器人机械腿的末端安装有力传感器；测试机器人的机械腿与机械腿的末端的连接处设置有速度传感器；测试机器人的机体上设置有姿态传感器；坡道路面模拟平台的气缸上设置有位移传感器。

气缸连接有气压泵站。

所述足式仿生机器人运动控制测试平台的测试方法，包括以下步骤：

1)启动气压泵站，调整测试平台初始位置，将测试机器人放置在坡道路面模拟平台上；调整各气缸；用支撑保护机构的夹持装置夹住测试机器人；

2)在测试过程中，使测试机器人按一定速度在坡道路面模拟平台上行走，通过收集记录测试机器人足端的传感器数据，测量机器人足端脚力；

3)在测试过程中，使测试机器人按一定速度在坡道路面模拟平台上行走，调节气缸伸出长度，调节坡道路面模拟平台上下左右四个方位的倾斜度，模拟路面坡度，实现机器人在外部路面环境下行走的模拟过程，记录位移传感器的数据，测量路面坡度值。

4)在测试过程中，使测试机器人按一定速度在坡道路面模拟平台上行走，通过收集记录机器人腿部所装的速度传感器的数据，测量机器人行走速度，完成在平台上实时测量机器人运动速度的功能。

5)在测试过程中，使测试机器人按一定速度在坡道路面模拟平台上行走，通过收集记录测试机器人姿态力传感器数据，所测数据与足端力传感器所测数据对比分析得机器人的稳定性能。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

(1)本发明的测试平台模拟机器人户外运动测试，测试平台模拟外部坡度路面，机器人能根据坡道路面模拟平台上转动带运行改变其运动速度，实现运动性能测试，节省时间和成本；

(2)本发明的测试平台在测试过程中实时保护机器人，保护机构防止测试机器人发生摔倒损坏的状况，保护核心部件。

(3)本发明实时测量机器人在运动性能和稳定性能，实时测量机器人行走速度，达到贯彻现代社会产品研发周期短、节约资源的理念。因此，搭建足式仿生机器人运动控制测试平台具有重要应用价值。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明坡道路面模拟平台结构示意图；

图3为本发明支撑保护机构结构示意图。

其中：1、支撑保护机构；2、试机器人；3、底台；4、坡道路面模拟平台；5、电机；6、传动带；7、气缸；9、滚轮柱；10、滚轮；11、支撑杆；12、移动环；13、柔性绳；14、夹持横杆；15、夹持纵杆；16、滑块档杆；17、滑块；18、支撑腿；19、支撑柱；20、导轨；21、方柱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明详细说明：

请参阅图1至图3所示，一种足式仿生机器人运动控制测试平台，包括坡道路面模拟平台4、支撑保护机构1和底台3；坡道路面模拟平台4、支撑保护机构1均设置在底台3上；

坡道路面模拟平台4包括方柱21、气缸7、电机5、传动带6和滚轮9；两个平行的方柱21之间垂直设置有若干个滚轮柱9，滚轮柱9相互平行，方柱21两个端头部位的滚轮柱9上均设置有电机5，电机5安装在滚轮柱9的端头；两个方柱21的下方均设置有若干气缸7；若干个滚轮柱9外侧包裹有传动带6，传动带6能够在滚轮柱9的外侧循环转动；

支撑保护机构1包括支撑柱19、导轨20、支撑杆11和夹持机构；四个支撑柱19分别垂直设置于底台3上表面的四个角上；导轨20的个数为2，导轨20固定设置在两个支撑柱19的顶端之间，且两个导轨20互相平行；支撑杆11垂直设置在两个导轨20之间，支撑杆11能够沿导轨方向移动；夹持机构设置在支撑杆11上。

坡道路面模拟平台4上放置有测试机器人2；测试机器人2包括机械腿和机体，若干个机械腿围绕机体设置；测试机器人2机械腿的末端安装有力传感器；测试机器人2的机械腿与机械腿的末端的连接处设置有速度传感器；测试机器人2的机体上设置有姿态传感器；坡道路面模拟平台4的气缸7上设置有位移传感器。

夹持机构包括移动环12、柔性绳13、夹持横杆14、夹持纵杆15和滑块17；在支撑杆11上套设有移动环12，移动环12能够在支撑杆11上移动；移动环12通过柔性绳13与夹持横杆14连接，夹持横杆14的下表面开设有滑槽，滑槽内设置有两个夹持纵杆15，两个夹持纵杆15相对的两个面上开设有滑块导轨，滑块导轨内设置有滑块17；两个夹持纵杆15的底端设置有滑块档杆16，滑块档杆16能够挡住滑块17。

支撑杆11的两端均设置有滚轮10；底台3的下表面设置有若干支撑腿18。

气缸7连接有气压泵站。

本发明的工作原理：

1)启动气压泵站，调整测试平台初始位置，将测试机器人2放置在坡道路面模拟平台4上；调整各气缸7；用支撑保护机构1的夹持装置夹住测试机器人2；

2)在测试过程中，使测试机器人2按一定速度在坡道路面模拟平台4上行走，通过收集记录测试机器人2足端的传感器数据，测量机器人足端脚力；

3)在测试过程中，使测试机器人2按一定速度在坡道路面模拟平台4上行走，调节气缸7伸出长度，调节坡道路面模拟平台4上下左右四个方位的倾斜度，模拟路面坡度，实现机器人在外部路面环境下行走的模拟过程，记录位移传感器的数据，测量路面坡度值。

4)在测试过程中，使测试机器人2按一定速度在坡道路面模拟平台4上行走，通过收集记录机器人腿部所装的速度传感器的数据，测量机器人行走速度，完成在平台上实时测量机器人运动速度的功能。

5)在测试过程中，使测试机器人2按一定速度在坡道路面模拟平台4上行走，通过收集记录测试机器人2姿态力传感器数据，所测数据与足端力传感器所测数据对比分析得机器人的稳定性能。