详情

原文传递陆空两栖仿生机器人及控制方法

专利名称：	陆空两栖仿生机器人及控制方法
摘要：	本发明公开了陆空两栖仿生机器人，设有深度相机摆动机构、旋翼飞行运动机构、仿足陆地运动机构；深度相机摆动机构设有转动铰座，转动铰座内侧设有摆动舵机，摆动舵机连接着摆动臂，摆动臂上设有深度相机传感器；旋翼飞行运动机构设有旋翼架，旋翼架内设有六组机臂轴，机臂轴上均设有无刷直流电机，无刷直流电机上均设有旋翼单元；仿足陆地运动机构设有底架，底架内安装有协调控制器与陆地运动控制器，所述底架上方设有飞行控制器；本发明机器人具备陆地爬行运动、飞行运动、视觉侦察的功能，具有视觉侦察、陆空一体作业的功能特点，提高机器人对各种复杂地形的适应能力，同时保证了机器人的稳定性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	东莞理工学院
发明人：	郭建文;骆延东;梁勇东;罗梓棋;张思莹;吴炳培;刘媛;何莹莹
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910565847.7
公开号：	CN110281718A
代理机构：	东莞市汇橙知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	黎敏强;朱明月
分类号：	B60F5/02(2006.01);B;B60;B60F;B60F5
申请人地址：	523000 广东省东莞市松山湖科技产业园区大学路1号
主权项：	1.一种陆空两栖仿生机器人，其特征在于：从上往下依次设有深度相机摆动机构(1)、旋翼飞行运动机构(2)、仿足陆地运动机构(3)；所述深度相机摆动机构(1)设有摆动舵机(12)，所述摆动舵机(12)连接着摆动臂(14)，所述摆动臂(14)上设有深度相机传感器(11)；所述摆动舵机(12)驱动摆动臂(14)转动运动，实现深度相机传感器(11)摆动控制；所述旋翼飞行运动机构(2)设有六组机臂轴(22)，所述仿足陆地运动机构(3)左右两侧分别设有三组腿部(32)。 2.根据权利要求1所述陆空两栖仿生机器人，其特征在于：所述深度相机摆动机构(1)设有左右两摆动舵机(12)，两摆动舵机(12)分别连接两摆动臂(14)下端，两摆动臂(14)上端连接深度相机传感器(11)；所述摆动舵机(12)固定在旋翼飞行运动机构(2)正上方。 3.根据权利要求2所述陆空两栖仿生机器人，其特征在于：所述摆动臂设有折弯部与竖直部，所述折弯部设有转动孔，所述转动孔内侧设有十字形紧固孔，所述摆动舵机(12)转动轴与折弯部十字形紧固孔固定连接；所述摆动臂外侧设有转动铰座，所述转动铰座与折弯部转动孔活动连接；所述竖直部上端连接所述深度相机传感器(11)。 4.根据权利要求1所述陆空两栖仿生机器人，其特征在于：所述仿足陆地运动机构(3)设有底架(31)，所述底架(31)前端设有超声波传感器(36)；所述底架(31)左右两侧分别连接三组腿部(32)；所述底架(31)上方设有飞行控制器(35)；所述底架(31)内安装有协调控制器(33)与陆地运动控制器(34)。 5.根据权利要求1所述陆空两栖仿生机器人，其特征在于：所述旋翼飞行运动机构(2)设有旋翼架(21)，所述旋翼架(21)内设有六组机臂轴(22)，所述机臂轴(22)上均设有无刷直流电机(23)，所述无刷直流电机(23)上设有旋翼单元(24)；所述腿部(32)均设有三个转动舵机(37),每条腿部(32)均具有三个自由度；六组所述腿部(32)，左侧前后腿部(32)与右侧中间腿部构成三角步态组I，右侧的前后腿部(32)与左侧中间腿部(32)构成三角步态组II。 6.根据权利要求1所述陆空两栖仿生机器人，其特征在于：所述旋翼飞行运动机构(2)中的六组机臂轴(22)之间采用等距圆周阵列分布，相隔为60°，且与仿足陆地运动机构(3)的腿部(32)交错分布，以防止腿部(32)在运动时与机臂轴(22)相碰撞；所述机臂轴(21)轴端设有夹具(25)对机臂轴(22)进行固定；所述机臂轴(22)末端用开口销结构件对无刷直流电机(23)进行固定。 7.根据权利要求1所述陆空两栖仿生机器人，其特征在于：所述深度相机摆动机构(1)与旋翼飞行运动机构(2)、仿足陆地运动机构(3)的中心位于同一垂直线上。 8.一种实施权利要求1-7之一所述陆空两栖仿生机器人的控制方法，其特征在于：协调控制器(33)与陆地运动控制器(34)、飞行控制器(35)对机器人进行分级协调控制，具体包括以下步骤： (1)陆地运动：陆地运动控制器(34)与所有腿部(32)上的舵机(37)相连接，并通过舵机(37)对六组腿部(32)的驱动结合三角步态控制算法进行步态运动控制； (2)运算控制：深度相机传感器(11)工作时可获得机器人当前视角下环境的RGB图像、深度图像与点云图，协调控制器(33)通过对深度相机传感器(11)采集的点云图数据结合迭代最近点算法，计算出本机器人的位姿，进而实现机器人的即时地图构建，结合A-Star算法，在静态路网中求解最短路径，从而实现机器人的路径优化与自主导航功能； (3)飞行运动：飞行控制器(35)对无刷直流电机(23)进行旋转控制，并采用PID控制原理结合传感器获取的姿态与期望值之间的偏差，来纠正调节机体系统的响应，实现机器人实时悬停、旋转、侧飞和倒飞； (4)协调控制：协调控制器(33)集中对陆地运动控制器(34)与飞行控制器(35)进行飞行和陆地运动功能切换的指令控制；以上步骤不分先后顺序。 9.根据权利要求8所述陆空两栖仿生机器人的控制方法，其特征在于：所述超声波传感器(36)与深度相机传感器(11)通过传感器信息融合处理超声波与深度图像信息，取得两者相近的值作为测量值。 10.根据权利要求9所述陆空两栖仿生机器人的控制方法，其特征在于；深度相机传感器(11)识别功能，感知障碍物距离的同时，也能实现识别障碍物。
所属类别：	发明专利