能通过不平路段和/或避障机器人及控制方法与流程

本发明涉及能通过不平路段和/或避障机器人及控制方法。

背景技术：

目前，现有机械人由于其内部携带有大量的元件，机器人对不平坦的路段适应能力差，容易造成元件损坏，尤其是遇到台阶或障碍物的时候，现有机器人只有通过履带式机械人才能通过一定高度的台阶，但是履带行走慢，遇到障碍物应急能力差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种能通过不平路段和/或避障机器人及方法；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种能通过不平路段和/或避障机器人，包括底盘、设置在底盘上的上盖、安装在底盘上的平地行走装置、以及设置在底盘上的仿生物腿装置。

作为上述技术方案的进一步改进：

在底盘或上盖上安装有用于控制平地行走装置与仿生物腿装置的控制器；

在底盘或上盖上安装有与远程控制端电连接的传感器/监视器、与远程控制端电连接的gps定位模块、与控制器电连接的制导器和/或电池组。

制导器为陀螺仪或重力传感器和/或远程控制端与控制器无线连接。

平地行走装置包括设置在底盘上的行走履带或行走轮；仿生物腿装置包括设置在底盘上的行走履带。

仿生物腿装置包括三个或四个以上设置在底盘角处的行走脚组；

行走脚组包括设置在底盘上的髋关节舵机、根部与髋关节舵机铰接的大腿架、设置在大腿架端部的膝关节舵机、根部铰接在膝关节舵机上的小腿架、设置在小腿架端部的踝关节舵机、以及根部铰接在踝关节舵机上的脚组件。

在脚组件悬臂端设置有地面接触的弧形脚，在脚组件根部端设置有与踝关节舵机对应的工艺开口，在脚组件根部端设置有罩在踝关节舵机上的外护罩。

平地行走装置包括三个或四个以上设置在底盘周边的全向轮总成；在底盘上设置有电机机架，在电机机架安装有与全向轮总成传动连接的驱动电机。

全向轮总成包括水平设置且与驱动电机传动连接的传动轴、两个以上错角度套装在传动轴上的全向轮安装件、以及安装在全向轮安装件之间的中间连接旋转套。

全向轮安装件包括套装在传动轴上的内保持架、设置在内保持架上且用于同轴嵌装中间连接旋转套的定位止口、分布在内保持架上的工艺凸起、分布设置在相邻的工艺凸起之间的轮安装间隙、位于轮安装间隙处且用于外侧面与地面接触的橄榄状滚轮、插装在橄榄状滚轮中的轮轴辊、设置在轮轴辊另一侧的外连接板、设置在外连接板且用于容纳橄榄状滚轮的工艺豁口、以及设置在外连接板外侧的外扣盖；

轮轴辊端部旋转安装在外连接板与工艺凸起之间；

在外连接板内侧设置有中间垫。

包括以下步骤；

步骤一，首先，gps定位模块将机器人坐标发送给远程控制端，传感器/监视器将实时路况发送给远程控制端；然后，远程控制端设定机器人到行程终点的路径；

步骤二，首先，机械人安装步骤一中的路径前行；然后，

当在平地上行走时候，控制器控制舵机，首先，行走脚组的弧形脚上升并与地面分离，全向轮总成与地面接触；然后，驱动电机驱动全向轮总成前行；

当能通过不平路段和/或避障行走时候，控制器控制舵机，首先，行走脚组的弧形脚下降并与地面接触，全向轮总成与地面分离；然后，舵机驱动脚组件行走。本发明设计一种能通过不平路段的移动避障机器人，能通过和避开障碍物以及能够通过不平路面

使用说明：该移动避障机器人能够适应绝大对数的障碍路面，在军事及民用方面有广泛的应用前景，能够代替人进入危险或者人难以进入的领域进行工作。

本设计的机器人能在崎岖不平的道路上稳定前进。遇到可跨越障碍物如台阶时能完成跨越动作，遇到不可跨越障碍物是能完成避障动作。并且在平稳道路上有优秀的速度及稳定性，灵活性。能适应绝大部分的室内外环境。

机器人安装了视觉传感器收集障碍信息，对路径做出判断，选择避障或越障的通过方式。

该机器人采用了轮式和足式两种移动方式，足式可以通过几乎所有的不平路段，而轮式结构可以弥补足式移动速度慢的缺点，在本产品中采用了全向轮，可以完成全方位的移动并且保持了机身的平衡。避免了传统轮腿复合移动机器人腿部重量过大移动不稳定和轮式移动位置限制大的缺点。

本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明工艺开口的结构示意图。

图3是本发明全向轮安装件的结构示意图。

图4是本发明的控制流程示意图。

其中：1、底盘；2、上盖；3、制导器；4、电池组；5、行走脚组；6、全向轮总成；7、髋关节舵机；8、大腿架；9、膝关节舵机；10、小腿架；11、踝关节舵机；12、脚组件；13、传感器/监视器；14、弧形脚；15、工艺开口；16、外护罩；17、电机机架；18、驱动电机；19、全向轮安装件；20、中间连接旋转套；21、外扣盖；22、外连接板；23、中间垫；24、内保持架；25、轮轴辊；26、橄榄状滚轮；27、定位止口；28、工艺豁口；29、工艺凸起。

具体实施方式

如图1-4所示，各个方案可以合理组合或单独使用，本实施例的能通过不平路段和/或避障机器人，包括底盘1、设置在底盘1上的上盖2、安装在底盘1上的平地行走装置、以及设置在底盘1上的仿生物腿装置。从而利用仿生物腿实现爬坡、避障，通过平地行走装置实现快速前行，从而极大扩展机器人的适应性，实现高速行走。

在底盘1或上盖2上安装有用于控制平地行走装置与仿生物腿装置的控制器；可以是单片机或处理器等常规控制。

在底盘1或上盖2上安装有与远程控制端电连接的传感器/监视器13实现路况实时上传，以便后台监控、与远程控制端电连接的gps定位模块实现位置精准定位、与控制器电连接的制导器3实现平衡控制防止倾覆和/或电池组4提供电能。

制导器3为陀螺仪；重力传感器和/或远程控制端与控制器无线连接。

平地行走装置包括设置在底盘1上的行走履带或行走轮等方案；仿生物腿装置包括设置在底盘1上的行走履带，但是效率低下。

仿生物腿装置包括三个或三个以上设置在底盘1角处的行走脚组5，优先四个，从而具有良好的平衡性；对复杂路况具有更好的适应性。

具体的说，行走脚组5包括设置在底盘1上的髋关节舵机7、根部与髋关节舵机7铰接的大腿架8、设置在大腿架8端部的膝关节舵机9、根部铰接在膝关节舵机9上的小腿架10、设置在小腿架10端部的踝关节舵机11、以及根部铰接在踝关节舵机11上的脚组件12。从而实现高自由控制。

在脚组件12悬臂端设置有地面接触的弧形脚14，设计合理，在脚组件12根部端设置有与踝关节舵机11对应的工艺开口15，在脚组件12根部端设置有罩在踝关节舵机11上的外护罩16，设计合理，安装方便，防止杂物进入。

平地行走装置包括三个或四个设置在底盘1周边的全向轮总成6；在底盘1上设置有电机机架17，在电机机架17安装有与全向轮总成6传动连接的驱动电机18。从而实现多驱动，自由转向，灵活性好。

全向轮总成6包括水平设置且与驱动电机18传动连接的传动轴、两个以上错角度套装在传动轴上的全向轮安装件19、以及安装在全向轮安装件19之间的中间连接旋转套20。稳定性好。通过错角度设计，从而使得电机旋转的时候，总有滚轮与地面接触。

全向轮安装件19包括套装在传动轴上的内保持架24、设置在内保持架24上且用于同轴嵌装中间连接旋转套20的定位止口27、分布在内保持架24上的工艺凸起29、分布设置在相邻的工艺凸起29之间的轮安装间隙、位于轮安装间隙处且用于外侧面与地面接触的橄榄状滚轮26、插装在橄榄状滚轮26中的轮轴辊25、设置在轮轴辊25另一侧的外连接板22、设置在外连接板22且用于容纳橄榄状滚轮26的工艺豁口28、以及设置在外连接板22外侧的外扣盖21；

轮轴辊25端部旋转安装在外连接板22与工艺凸起29之间；

在外连接板22内侧设置有中间垫23。其结构坚固，拆装方便，对路况适应能力强。

控制机械人方法包括以下步骤；

步骤一，首先，gps定位模块将机器人坐标发送给远程控制端，传感器/监视器13将实时路况发送给远程控制端；然后，远程控制端设定机器人到行程终点的路径；

步骤二，首先，机械人安装步骤一中的路径前行；然后，

当在平地上行走时候，控制器控制舵机，首先，行走脚组5的弧形脚14上升并与地面分离，全向轮总成6与地面接触；然后，驱动电机18驱动全向轮总成6前行；

当能通过不平路段和/或避障行走时候，控制器控制舵机，首先，行走脚组5的弧形脚14下降并与地面接触，全向轮总成6与地面分离；然后，舵机驱动脚组件12行走。

机器人腿部：用于机器人的足式行走；舵机：安装于机器人腿部关节处，负责关节运动的角度的速度。全向轮：用于机器人的轮式移动，实现机器人在路面上的全方位移动；机身：安装电机，接受，传输，控制器；电机：负责全向轮的运动；电池组：为舵机和电机提供能源；控制器：控制电机和舵机的运动方向和速度；图像监视器，传感器：为远程监视器提供图像信息。

机器人运动流程：将机器人放置于地面上，远程控制端给定一个gps的坐标实际即目的地，机器人将会朝这个方向前行。前行过程中，通过摄像头可以全程同步机器人前方的影响信息。若在平地上前进则使用轮式移动，若道路崎岖不平，轮式机构难以保持稳定前进则使机器人腿部着地，抬起机身，使用足式前进，若遇到不可越过的障碍时，若障碍物在左侧，则控制机器人向右前行绕过障碍物前往坐标，若障碍物在右侧，则控制机器人向左前行绕过障碍物前往坐标。若遇到可跨越障碍物如台阶时，能完成跨越。

使用本发明时，底盘1，上盖2，制导器3，电池组4，行走脚组5，全向轮总成6，髋关节舵机7，大腿架8，膝关节舵机9，小腿架10，踝关节舵机11，脚组件12，传感器/监视器13，弧形脚14，工艺开口15，外护罩16，电机机架17，驱动电机18，全向轮安装件19，中间连接旋转套20，外扣盖21，外连接板22，中间垫23，内保持架24，轮轴辊25，橄榄状滚轮26，定位止口27，工艺豁口28，工艺凸起29，

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一例举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。