一种双轮足混合自平衡机器人.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CN110525535A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910677901.7(22)申请日2019.07.25(71)申请人广东省智能制造研究所地址510070广东省广州市越秀区先烈中路100大院13号楼(72)发明人苏泽荣周雪峰李帅徐智浩文享龙唐观荣鄢武(74)专利代理机构广州科粤专利商标代理有限公司44001代理人邓潮彬莫瑶江(51)Int.Cl.B62D57/028(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种双轮足混合自平衡机器人(57)摘要本发明公开了一种双轮足混合自平衡机器人，包括躯干支架，在躯干支架的两侧对称地设置有支腿组件；所述支腿组件包括大腿支架、小腿支架、辅助腿连杆、轮毂电机、髋关节电机以及膝关节储能弹簧；所述轮毂电机安装在小腿支架的底部，大腿支架的一端与小腿支架通过铰链连接，膝关节储能弹簧与铰链同轴，膝关节储能弹簧一端卡在小腿支架上，另一端卡在大腿支架上；大腿支架的另一端固定在髋关节电机的输出端，髋关节电机安装在躯干支架中；该辅助腿连杆的一端与小腿支架通过铰链连接，另一端与躯干支架通过铰链连接。通过巧妙地设计大腿支架、小腿支架以及辅助腿连杆的结构位置，从而可以使得整个机器人的质心位置能够进行优化。CN110525535ACN110525535A权利要求书1/1页1.一种双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，包括躯干支架，在所述躯干支架的两侧对称地设置有支腿组件；所述支腿组件包括大腿支架、小腿支架、辅助腿连杆、轮毂电机、髋关节电机以及膝关节储能弹簧；所述轮毂电机安装在小腿支架的底部，大腿支架的一端与小腿支架通过铰链连接；膝关节储能弹簧与铰链同轴，所述膝关节储能弹簧为带腿弹簧，其一端卡在小腿支架上，另一端卡在大腿支架上；大腿支架的另一端固定在髋关节电机的输出端，由髋关节电机带动动作，髋关节电机安装在躯干支架中；所述辅助腿连杆的一端与小腿支架通过铰链连接，另一端与躯干支架通过铰链连接。2.如权利要求1所述的双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，当所述机器人直立时，整体机器人质心与所述轮毂电机圆心连成一条虚拟直线；当整个机器人纯上下运动时，通过髋关节电机驱动大腿支架，压缩膝关节储能弹簧，带动小腿支架和辅助腿连杆的运动，此时，整体机器人质心运动轨迹尽可能与所述虚拟直线保持在同一直线。3.如权利要求1所述的双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，还包括IMU模块、主控制器、驱动器以及地面识别装置；所述轮毂电机和髋关节电机均安装有编码器，轮毂电机和髋关节电机的编码器分别与驱动器的电机接口和通讯接口相连，驱动器与主控制器的通讯接口相连接，IMU模块与主控制器通讯接口相连；所述地面识别装置用于识别机器人前进方向的地面情况，主控制器根据地面识别装置所识别到地面情况以及IMU模块所获取到的机器人的实时姿态状态来控制轮毂电机和髋关节电机的工作。4.如权利要求3所述的双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，所述地面识别装置安装在躯干支架的前端。5.如权利要求3所述的双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，在所述躯干支架中安装有箱体，所述IMU模块、主控制器以及驱动器均安装字箱体内；在所述箱体内还安装有电源系统，电源系统分别给主控制器、驱动器、IMU模块、地面识别装置提供额定电源。6.如权利要求3所述的双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，当所述机器人在平坦地面直立时，机器人的姿态状态通过IMU模块获取，以使得主控制器通过控制两个轮毂电机正反转运动保持机器人直立平衡状态。7.如权利要求3所述的双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，在平坦地面行走时，主控制器通过控制机器人轮毂电机使机器人姿态与地面产生倾角，并通过IMU模块实时读取，进而转化为控制轮毂电机控制机器人行进。8.如权利要求3所述的双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，在不平坦地面行走时，主控制器控制髋关节电机处于下蹲压缩蓄能弹簧状态，控制轮毂电机行进的同时，控制髋关节电机，使机器人跳跃，并前进，以跨越障碍物。9.如权利要求3或4所述的双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，所述地面识别装置为雷达、立体相机及深度传感器中的一种或几种。10.如权利要求1或3所述的双轮足混合自平衡机器人，其特征在于，所述髋关节电机为交流永磁同步电机。2CN110525535A说明书1/4页一种双轮足混合自平衡机器人技术领域[0001]本发明涉及机器人，具体涉及一种双轮足混合自平衡机器人。背景技术[0002]目前地面机器人大致可分为基于腿足式和基于轮子的两种运动构型。传统的轮式移动机器人具有结构简单、易于控制、移动速度快和稳定能力强等优点，但是只适合路况良好的平面，地面必须连续、平坦，运动受地形影响