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原文传递一种墙面跳跃的单腿机器人机构及控制方法

专利名称：	一种墙面跳跃的单腿机器人机构及控制方法
摘要：	本发明公开了一种墙面跳跃的单腿机器人机构及控制方法，包括机器人腿部，所述机器人腿部的机身上固接有多个旋翼，多个旋翼相对于机身呈镜像分布，且多个旋翼的工作面相互平行。本发明附带有旋翼机构，能够主动控制机器人在空中的质心轨迹与身体姿态；结合本发明公开的控制方法，能够实现在垂直墙面进行连续跳跃的技术效果，提升了机器人的应用场合与运动能力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	朱秋国;赵逸栋;吴俊;熊蓉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910143144.5
公开号：	CN109850025A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	邱启旺
分类号：	B62D57/02(2006.01);B;B62;B62D;B62D57
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种墙面跳跃的单腿机器人机构，其特征在于，包括机器人腿部等，所述机器人腿部的机身上固接有多个旋翼，多个旋翼相对于机身呈镜像分布，且多个旋翼的工作面相互平行。 2.根据权利要1所述的一种墙面跳跃的单腿机器人机构，其特征在于，所述机身内部安装有控制器与陀螺仪，陀螺仪和多个旋翼均与控制器相连。 3.根据权利要1所述的一种墙面跳跃的单腿机器人机构，其特征在于，多个旋翼的数量为四个，分别即为左上旋翼、右上旋翼、左下旋翼、右下旋翼。 4.根据权利要3所述的一种墙面跳跃的单腿机器人机构，其特征在于，所述机器人腿部包括依次铰接的机身、大腿、小腿和足部，所述机身与大腿的铰接处设有驱动大腿旋转的髋关节，所述大腿上设有驱动小腿转动的膝关节，所述小腿上设有驱动足部转动的踝关节，所述髋关节、膝关节和踝关节均与控制器相连。 5.根据权利要4所述的一种墙面跳跃的单腿机器人机构，其特征在于，所述足部底部安装有摩擦因数大于0.5的材料。 6.根据权利要求5所述的一种墙面跳跃的单腿机器人机构的控制方法，其特征在于，该方法包括发力阶段、滞空阶段、收缩阶段三个过程；在墙面跳跃过程中，发力阶段是足部蹬踏墙面，髋关节、膝关节与踝关节主动工作的阶段；发力阶段中，单腿机器人机构通过给墙面压力以及借助足部与墙面的摩擦力，给单腿机器人机构提供向上以及远离墙面的推力，此阶段中通过上下旋翼不同的转速来提供对身体的扭矩，以平衡因足部蹬踏对身体产生的扰动扭矩，维持身体的平衡；发力阶段中，安装在身体中的陀螺仪监控机器人的姿态与速度信息，进而通过调整足部蹬踏墙面以及旋翼的转速维持身体平衡；滞空阶段是机器人足部不接触墙面，机器人整体滞空的阶段；滞空阶段中，根据陀螺仪反馈身体姿态，同时左上旋翼、右上旋翼、左下旋翼、右下旋翼配合对单腿机器人机构施加向墙面的推力，使质心获得向墙面的加速度；同时，髋关节、膝关节、踝关节协同运动，一方面需要克服重力矩的影响，另一方面需根据垂直速度选择合适的落脚点位置；收缩阶段是足部再次接触墙面之后，髋关节、膝关节与踝关节触墙被动收缩，单腿机器人机构的质心在水平方向上减速的过程；收缩阶段中，当足部接触墙面之后，根据陀螺仪的数据反馈机器人的身体姿态，同时左上旋翼、右上旋翼、左下旋翼、右下旋翼调整转速，以平衡墙面对足部冲击带来的对单腿机器人机构质心造成的扭矩，保持身体的平衡，直到腿部被压缩到设定的极限点，进入发力阶段；如此循环，可实现单腿机器人机构在墙面的连续跳跃。
所属类别：	发明专利