一种行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN106364580B(45)授权公告日2018.05.11(21)申请号201610817111.0(56)对比文件(22)申请日2016.09.12CN104002880A,2014.08.27,US3869011A,1975.03.04,(65)同一申请的已公布的文献号WO2004039612A3,2004.10.28,申请公布号CN106364580ACN105769055A,2016.07.20,(43)申请公布日2017.02.01CN104890752A,2015.09.09,(73)专利权人华中科技大学CN103116354A,2013.05.22,地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路审查员徐玉1037号(72)发明人韩斌陈学东罗欣刘爽皮堂正(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人张彩锦(51)Int.Cl.B62D57/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称一种行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法(57)摘要本发明公开了一种行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法，包括如下步骤：1)保持越障机器人匀速直线前进，测量其同一驱动组中两行星轮组与前方台阶的距离及行星轮组的转速，并计算偏转角；2)计算各行星轮组的理论转速，并使行星轮组以计算得出的转速进行运动；3)检测当前的L1和L2，并计算当前的偏转角θ；4)判断当前偏转角θ是否超过预设值：若是，则转入步骤2)，若否，则控制机器人继续等速直线前进；5)判断两行星轮组是否到达阶梯：若否，则继续等速直线前进，若是，则两行星轮组一起翻转，翻越台阶；6)判断两行星轮组是否到达目的地：若否，则重复步骤1)～5)，若是，则结束运动。本发明具有控制操作简单，转向精度高等优点。CN106364580BCN106364580B权利要求书1/2页1.一种行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)初始状态下使越障机器人匀速直线前进，然后测量越障机器人同一驱动组中两行星轮组最前端与前方楼梯台阶的距离L1和L2，并测出各行星轮组的转速，根据所述L1和L2计算获得偏转角θ；(2)由偏转角控制算法计算出各行星轮组的理论转速，并将计算得出的理论转速输入到各行星轮组的电机驱动器中以驱动行星轮组运动；所述由偏转角控制算法计算出各行星轮组的理论转速包括：(2.1)首先计算越障机器人位姿调整的周期时间T：式中：k1为比例修正系数，ω1,ω2分别为行星轮组中左右两轮的转速，r为行星轮组中单个轮子的半径；(2.2)然后计算位姿调整的幅值A：式中：k2为比例系数，θ为偏转角；(2.3)再计算转速的差值：式中：t为一周期内位姿调整经历的时间，t∈(0,T)；(2.4)最后计算出行星轮式越障机器人同一驱动组中两行星轮组的理论转速ω1'、ω2'：ω1'＝ω1+Δω,ω2'＝ω2-Δω；(3)经过一个调整周期后检测当前的L1和L2，并计算当前的偏转角θ；(4)判断当前偏转角θ是否超过预设值：若是，则转入步骤(2)，若否，则控制越障机器人继续匀速直线前进；(5)判断越障机器人驱动组中两行星轮组是否到达阶梯：若否，则继续匀速直线前进，若是，则两行星轮组一起翻转，翻越台阶；(6)判断两行星轮组是否到达目的地：若否，则进入新的位姿调整过程，重复步骤(1)～(5)，若是，则结束运动，以此方式完成行星轮式越障机器人爬楼梯的控制。2.如权利要求1所述的行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法，其特征在于，所述偏转角θ采用如下公式获得：式中：lAB表示越障机器人同一驱动组中两行星轮组的中心点之间的距离。3.如权利要求2所述的行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法，其特征在于，判断越障机器人驱动组中两行星轮组是否到达阶梯，具体为：判断L1和L2是否满足如下条件：L1＝L2＝Lmin，其中，Lmin为越障机器人到达台阶时L的值。4.如权利要求1所述的行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法，其特征在于，所述行星轮2CN106364580B权利要求书2/2页式越障机器人为四行星轮越障机器人或六行星轮越障机器人。5.如权利要求4所述的行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法，其特征在于，所述行星轮式越障机器人为四行星轮越障机器人时，其设有前后两组驱动组，每组驱动组中的两行星轮组均按所述步骤(1)-(6)进行控制。6.如权利要求4所述的行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法，其特征在于，所述行星轮式越障机器人为六行星轮越障机器人时，其设有前中后三组驱动组，每组驱动组中的两行星轮组均按所述步骤(1)-(6)进行控制。7.如权利要求1所述的行星轮式越障机器人爬楼梯控制方法，其特征在于，所述楼梯为螺旋楼梯或弧形楼梯。8.如权利要求1-7任一项所述的行星