[发明专利]独轮机器人系统及其控制方法

权利要求书

1.独轮机器人系统，包括机械本体和控制系统；机械本体包括铝合金框架构成的刚性机器人躯干，模块化设计的二维云台构成的机器人头颈部，可拆卸的机械臂(6)，接于机械臂(6)端部的多指机械手(7)，由垂直安装的下运动平衡组件和上平衡组件构成的总体平衡控制结构，其中，下运动平衡组件为独轮(14)及独轮电机(12)，上平衡组件为惯性飞轮(17)及飞轮电机(18)；控制系统由状态感知传感器、运动控制器(10)和两个伺服驱动控制器以及电源系统构成，其中，状态感知传感器包括姿态传感器和速度传感器，运动控制器(10)接收状态感知传感器的信号，在控制程序下将接收信号进行处理，从而发出控制指令，两个伺服驱动控制器接收控制指令，分别通过独轮电机(12)和飞轮电机(18)控制独轮(14)和惯性飞轮(17)转动，对机器人的姿态平衡作出调整；其特征在于：所述惯性飞轮(17)是水平放置的，可左右转动；在独轮(14)四周套有一个可上下调节的调试支架(13)，在调试支架(13)下面，前后左右各设置有一个可拆卸的脚轮(15)。

2.如权利要求1所述的独轮机器人系统，其特征在于：所述惯性飞轮(17)为双对可拆卸结构，由两个飞轮并列组成，每个飞轮由两个半圆结合而成。

3.如权利要求1或2所述的独轮机器人系统，其特征在于：所述姿态传感器为倾角仪(19)和陀螺仪(20)；所述速度传感器为安装在独轮电机(12)和飞轮电机(18)中的编码器；所述运动控制器(10)为MTS2812数字信号处理器板卡；所述伺服驱动控制器为伺服驱动器ACJ-55-18；所述电源系统为电源板卡(5)和充电电池模块(9)

4.如权利要求3所述的独轮机器人系统，其特征在于：所述编码器中带有可进行温度补偿的温度传感器。

5.如权利要求3所述的独轮机器人系统，其特征在于：所述感知传感器还有安装在机器人头部的由双摄像头构成的视觉传感器(1)、MIC构成的听觉传感器和位于双摄像头之间的红外线传感器(2)，以及安装在机器人腰部一周的声纳传感器(11)、遥控接收器；所述控制系统还有由单片机(MCU)构成的接收声纳传感器(11)、遥控接收器信号的辅助控制器和由嵌入式计算机(EPC)系统构成的接收视觉传感器(1)、红外线传感器(2)、听觉传感器信号的主控制器(3)，该主控制器(3)可以接收运动控制器(10)和辅助控制器的信息，进一步为运动控制器(10)提供控制指令，并能通过音箱(16)发声。

6.如权利要求5所述的独轮机器人系统，其特征在于：拆除调试支架(13)的前后脚轮(15)，并使独轮(14)和左右脚轮(15)在同一水平线。

7.如权利要求5所述的独轮机器人系统，其特征在于：拆除调试支架(13)的左右脚轮(15)，并使独轮(14)和前后脚轮(15)在同一水平线。