一种三维仿人行走器及其控制方法与流程

技术特征：
1.一种三维仿人行走器，其特征在于：该行走器包括：控制块、受控块、传动轴、左直腿、右直腿、足部结构；所述左直腿和右直腿之间通过传动轴相连；所述足部结构位于左直腿和右直腿的底部，每个足部结构包括后足和侧足，后足上设置有压力传感器；所述控制块固定在左/右直腿上，包括电机、主控板、数据采集装置和电源；主控板根据数据采集装置和压力传感器传回的数据驱动电机为行走装置提供动力，所述电源为各耗能器件供电；所述受控块固定在另一直腿上，与控制块的位置对应设置，受控块上设置有一连接传动轴的凹槽，传动轴的凸起侧固定在受控块上的凹槽内，另一端固定在电机上，电机旋转力矩通过传统轴从控制块传导至受控块；所述左直腿和右直腿底端为中空部，中空部内安装有蓄能簧，蓄能簧上端固定在直腿上，所述蓄能簧在后足触地时起缓冲作用并储存能量，在后足腿摆到固定位置时释放能量；所述足部结构包括后足和侧足，后足包括左后足和右后足，后足上端下限位部卡在直腿中空部并与蓄能簧下端固定连接，下限位部可在中空部上下滑动，后足底端为弧形片足，弧形片足内有压力传感器，侧足分为左侧足和右侧足，每个侧足包括支撑杆和弧形片两部分；所述后足弧形片足与侧足弧形片具有相同的弧度并与行走装置前进的方向成夹角α。2.根据权利要求1所述的一种三维仿人行走器，其特征在于：所述主控板控制电机旋转速度及时间；所述数据采集装置包括设置在电机上的编码器和设置在后足底侧的触地传感器组；所述编码器用于采集两直腿间的夹角数据；所述触地传感器组用于检测后足是否触地。3.权利要求1至2中任一项所述的三维仿人行走器的控制方法，其特征在于：在该方法中，行走器在运动过程支撑腿包含左后足支撑、左复合支撑、右后足支撑、右复合支撑、三足支撑五个状态；所述左/右后足支撑为运动过程中只有左/右后足与地面接触对机构起到支撑作用；所述左/右复合支撑为运动过程中左/右后足和左/右侧足同时对机构起到支撑作用；所述三足支撑为摆动腿切换为支撑腿的瞬间，左/右后足和左/右侧足和右/左后足同时接触地面并对身体起到支撑作用；设备处于左/右后足支撑时左/右蓄能簧储备能量直到进入左/右复合支撑状态后左/右蓄能簧释放能量。4.根据权利要求3所述的三维仿人行走器的控制方法，其特征在于：所述腿部支撑时前向摆动离开平衡位置的角度最大为θ，腿部支撑时侧向摆动离开平衡位置的角度最大为β，则双腿摆动夹角φ＝2θ；所述平衡位置为行走器直腿铅直状态。5.根据权利要求3所述的三维仿人行走器的控制方法，其特征在于：该控制方法具体包括以下步骤：a)连接好装置，向主控板上的控制芯片下载控制程序，接通电源，装置启动；b)给装置左/右侧腿一个沿左/右后足方向的初始速度，这时左/右腿为支撑腿并沿足部底曲面方向运动；β沿左/右方向变大，右/左足部离开地面，右/左腿变为摆动腿；c)主控板驱动电机提供使双腿摆动力矩，右/左侧腿为摆动腿；在电机提供的力矩下摆动，装置往支撑腿一侧的倾斜角度逐渐增大，在双腿平行即编码器采取角度值为零时，β绝对值达到最大；d)右/左侧腿继续摆动，β开始逐渐变小直到右/左侧触地传感器组被触发变为零，这时双腿夹角最大；右/左侧腿切换为支撑腿，左/右侧腿变为摆动腿；e)装置沿右/左足曲面方向运动；f)重复过程c)到d)。