万向行走器的控制方法与流程

文档序号:22118677发布日期:2020-09-04 15:54阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种万向行走器的控制方法,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)和第一驱动单元;底座(20)上方设置有三个和三个以上的踏板(10),底座(20)内设置有第二驱动单元(23);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、系统初始化:控制单元控制第二驱动单元(23)启动并驱动其中一个踏板(10)运动至底座(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点的方位驱动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运动至该脚的落脚点所在的方向,然后控制单元驱动第二驱动单元(23)动作使得该踏板(10)沿底座的径向方向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,控制单元驱动第二驱动单元(23)动作使得用户缩回的这只脚所踩的踏板(10)沿底座径向向外运动并驱动步骤c中用户伸出的这只脚所在的踏板(10)运动至底座中间位置;

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所述的万向行走器的控制方法,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。

3.如权利要求2所述的万向行走器的控制方法,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),上盖板(21)的边缘朝下设置有第一翻边(211),下盖板(22)固定在第一翻边(211)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,条形孔(212)的下方设置有滑杆(213);支撑座(12)位于第一通孔(121)旁侧的下方朝下设置有凸起且该凸起上设置有供滑杆(213)穿过的第二通孔(123);位于条形孔(212)旁侧的上盖板(21)下侧板面上设置有第二电机(231)、皮带轴(232)以及皮带(233),皮带(233)张紧在两个皮带轴(232)之间,第二电机(231)的输出轴固定连接其中一个皮带轴(232),第二电机(231)的轴芯方向、条形孔(212)的长度方向、上盖板(21)的轴芯方向三者两两垂直;踏板(10)的支撑座(12)下方设置有固定条(124),固定条(124)和皮带(233)上均设开设有安装孔且两者通过螺栓固定;第二电机(231)、皮带轴(232)、皮带(233)即构成第二驱动单元(23)。

4.如权利要求3所述的万向行走器的控制方法,其特征在于:所述的安装台(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所述的万向行走器的控制方法,其特征在于:所述的步骤a中,按如下步骤进行系统初始化:

a1、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)动作驱动底座复位至初始位置;

a2、控制单元控制每个踏板(10)旁侧的第二电机(231)动作,驱动所有踏板(10)沿底座(20)径向向外运动至最外侧,记录每个踏板(10)中心点的极坐标(r,θi);

a3、控制单元控制其中一个踏板(10)旁侧的第二电机(231)动作,驱动该踏板(10)沿底座(20)径向向内运动至该踏板(10)的支撑板(11)和底座(20)中心重合并将该踏板(10)的中心点坐标修改为(0,0),用户双脚站在该踏板(10)上;

所述的步骤b中,定位单元计算出的落脚点的坐标为(rf,θf)。

6.如权利要求5所述的万向行走器的控制方法,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:

c11、控制单元计算所有外侧踏板(10)和落脚点之间的夹角|θf-θi|,选取夹角最小的踏板(10);

c12、控制单元控制第四电机(34)动作,驱动底座(10)转动(θf-θi)的夹角;同时控制单元控制步骤c11中所选取的踏板(10)上的第一电机(14)转动,第一电机(14)和第四电机(34)的转速和转向保证支撑板(11)和底座(20)按相同角速度、反向转动;

c13、控制单元控制步骤c11中所选取的踏板(10)旁的第二电机(231)转动,使得该踏板(10)的坐标变为(rf,θf)用于承接用户伸出的这只脚。

7.如权利要求6所述的万向行走器的控制方法,其特征在于:所述的步骤d中,包括如下步骤:用户缩回另一只脚时,控制单元控制坐标为(0,0)的踏板(10)旁的第二电机(231)转动,使得该踏板(10)沿底座(20)径向向外运动至最外侧;同时控制单元控制步骤c11中所选取的踏板(10)旁侧的第二电机(231)转动,使得该踏板(10)沿底座(20)径向向内运动至该踏板(10)的支撑板(11)和底座(20)中心重合并将该踏板(10)的中心点坐标修改为(0,0)。

8.如权利要求7所述的万向行走器的控制方法,其特征在于:所述的控制单元中保存有步数n和用户步长l;步数n初始值为0,每执行一次步骤b,n的值加1;步骤d中,控制单元控制坐标为(0,0)的踏板(10)旁的第二电机(231)转动,使得该踏板(10)沿底座(20)径向向外运动距离l;步长l按如下步骤计算得到:

其中rf_k是第k步落脚点对应的极径rf。

9.如权利要求8所述的万向行走器的控制方法,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所述的万向行走器的控制方法,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
本发明涉及虚拟现实设备技术领域,特别涉及一种万向行走器的控制方法,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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