一种基于智能终端的低功耗行走装置及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103481965103481965A(43)申请公布日2014.01.01(21)申请号201310446974.8(22)申请日2013.09.27(71)申请人重庆邮电大学地址400065重庆市南岸区黄桷垭崇文路2号(72)发明人李清都曾光杨芳艳刁建唐俊李永赵武斌周婷婷曾洪正郭建丽冷家丽曹永民(74)专利代理机构重庆华科专利事务所50123代理人康海燕(51)Int.Cl.B62D57/032(2006.01)G05D1/00(2006.01)权权利要求书3页利要求书3页说明书7页说明书7页附图7页附图7页(54)发明名称一种基于智能终端的低功耗行走装置及控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于智能终端的低功耗行走装置及控制方法，包括一对腿部；驱动装置，制动装置；在髋关节的上端设有倾角传感器，在两只大腿及两只小腿的内侧分别设有编码器；在髋关节的左右两侧分别设有陀螺仪，且陀螺仪固定在连接腿部与髋关节的第一转轴上；在两只足部的底部分别设有压力传感器；还包括上身，上身包括支撑架以及安装在支撑架上的智能终端、驱动电路和数据采集设备；支撑架的下端通过第二转轴与髋关节连接；数据采集设备分别与智能终端、驱动电路、倾角传感器、四个编码器、两只陀螺仪和两只压力传感器相连接；驱动电路分别与驱动装置和制动装置相连接。本发明具有更合理的仿人形态，同时还具有被动行走器的低能耗和步态自然。CN103481965ACN10348965ACN103481965A权利要求书1/3页1.一种基于智能终端的低功耗行走装置，包括：一对腿部，每只所述腿部分别通过第一转轴与髋关节（11）连接，每只所述腿部包括大腿（4）和小腿（8），所述大腿（4）和小腿（8）通过膝关节（6）连接，每只小腿（8）下端连接有足部（9）；驱动装置（2），其设在所述髋关节（11）处；制动装置（7），其设在所述两只腿部的膝关节（6）处，能将所述大腿（4）和小腿（8）锁在一起；其特征在于：在髋关节（11）的上端设有倾角传感器（13），用于检测腿部姿态角初值及地面倾斜角；在两只大腿（4）及两只小腿（8）的内侧分别设有编码器（5），位于两只大腿（4）的编码器（5）用于检测两只大腿（4）之间的角度，位于同一只腿部的两个编码器（5）用于检测该腿部的大腿（4）与小腿（8）之间的角度；在髋关节（11）的左右两侧分别设有陀螺仪（3），且陀螺仪（3）固定在连接腿部与髋关节（11）的第一转轴上，用于检测腿部运动的角速度；在两只足部（9）的底部分别设有压力传感器（10），用于检测足部（9）与地面的接触力；还包括上身（1），所述上身（1）包括支撑架（14）以及安装在支撑架（14）上的智能终端（15）、驱动电路（16）和数据采集设备（17）；所述支撑架（14）的下端通过第二转轴与髋关节（11）连接；所述数据采集设备（17）分别与智能终端（15）、驱动电路（16）、倾角传感器（13）、四个编码器（5）、两只陀螺仪（3）和两只压力传感器（10）电连接，所述数据采集设备（17）用于采集各传感器检测的数据信号并传送给智能终端（15），所述智能终端（15）基于数据采集设备（17）采集的数据信号发出控制指令经数据采集设备（17）后输入驱动电路（16）；所述驱动电路（16）分别与驱动装置（2）和制动装置（7）相连接，驱动电路（16）控制所述驱动装置（2）产生驱动大腿（4）和上身（1）摆动的力矩以及控制制动装置（7）将大腿（4）和小腿（8）松开/锁闭。2.根据权利要求1所述的基于智能终端的低功耗行走装置，其特征在于：所述支撑架（14）的左右两侧分别通过一弹簧与同侧的大腿（4）连接。3.根据权利要求1或2所述的基于智能终端的低功耗行走装置，其特征在于：所述制动装置（7）为键控式制动器。4.根据权利要求1或2所述的基于智能终端的低功耗行走装置，其特征在于：所述第二转轴与两只所述第一转轴同轴设置。5.一种如权利要求1至4任一所述的基于智能终端的低功耗行走装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：A、智能终端（15）根据倾角传感器（13）、陀螺仪（3）及压力传感器（10）检测的数据信号，得出装置的绝对姿态角，从而判断该行走装置是处于斜面/平面上；B、行走装置在斜面上行走：b1、智能终端（15）根据倾角传感器（13）、陀螺仪（3）和压力传感器（10）检测的数据信号发出控制指令D1，驱动电路（16）控制制动装置（7）分别将摆动腿的大腿（4）与小腿（8）以及支撑腿的大腿（4）与小腿（8）锁闭；2CN103481965A权利要求书2/3页b2、智能终端（15）根据倾角传感器（13）、陀螺仪（3）和压力传感器（10）检测的数据信号发出控制指令D2，驱动