[实用新型]一种具有多传感器的桌面型智能六足机器人

说明书

技术领域

本实用新型是一种具有多传感器的桌面型智能六足机器人，属于机器人控制领域。

背景技术

六足机器人是当今移动式机器人研究的一个重要领域，相比其他移动机器人，六足机器人具有较好的机动性，在崎岖路面上的适应能力强、稳定性高。六足机器人的行走方式是模仿昆虫行走而产生的，昆虫在其行走时为多足支撑，可以始终保持在地面行走时的稳定。三角步态行走法是昆虫行走的方式之一，它是基于三角型稳定性原理的一种步态，可确保昆虫稳定地行走。六足机器人采用这种步态，使机器人系统可以实现平稳行走。桌面型机器人体积小，重量轻，投资少，研制周期短。从一定意义上说，桌面机器人是供智能行为具体化研究的理想的最小物理系统，并且有广泛的应用前景。

传统的六足机器人只能简单的完成行走任务，或单一的完成某一项任务，如避障、趋光、趋向热源等。一方面，是受到机器人本体结构限制。在传感器类型、型号和数量的选择上容易遇到障碍，不能装配更多的传感器。另一方面，也是受到控制器功能和扩展能力的限制。控制器不能完成多传感器工作的复杂任务，不能扩展更多的传感器。

智能机器人通过传感器来接收并获取外界环境信息，一个具有很强适应能力的多传感器系统是反映机器人智能水平的重要条件之一，多传感器信息技术已经成为智能机器人研究的一个热点。智能机器人数据量和控制量繁杂，需要运行速度较快的决策和执行系统，基于STC的控制系统可以快速的处理数据和控制相应动作。

实用新型内容

本实用新型提出了一种具有多传感器的桌面型智能六足机器人，此机器人通过分布在机器人主体骨架上的多种传感器联合工作，从而感知周围环境亮度和障碍物的综合信息，不会因单一传感器条件限制使测得的信息数据不真实，趋向目标不准确。同时此桌面型六足机器人体积较小，各工作元件布局合理，外形美观，甚至可以在普通的办公桌桌面上工作。

本实用新型的主体思路是：通过设置在机器人主体骨架上的多种传感器联合工作，由四个光敏传感器感知左前、右前、左后、右后四个不同位置的亮度值，通过数据融合，计算出两侧不同方向的亮度值和整个环境的亮度值，由红外避障传感器探测前方障碍物的距离，将计算出的光敏传感器数据和红外避障传感器得到的障碍物数据再次进行数据融合处理，从而感知周围环境的综合信息，基于此综合信息，产生模糊控制规则，产生舵机控制信号驱动舵机，使机器人完成转弯、前进或变速等动作，实现在未知环境中自如地行走、避障、趋光等智能行为。

本实用新型采取的具体技术方案如下：包括机器人主体骨架1、连接在主体骨架两侧的五连杆式腿部机构2、固定在主体骨架1上的左、右360度连续旋转伺服舵机3，在机器人主体骨架背部的STC控制器4，固定在机器人主体骨架前端的红外避障传感器5，固定在五连杆腿部机构2前后足下端的四个光敏传感器6，红外避障传感器5探测前方障碍物的情况，四个光敏传感器6采集环境的亮度值，红外避障传感器5和四个光敏传感器6的输出端分别与STC控制器4的输入端相连，STC控制器4的输出端与左、右360度连续旋转伺服舵机3相连，左、右360度连续旋转伺服舵机3驱动左、右五连杆腿部机构2运动。STC控制器4外接电源，STC控制器4直接为左、右360度连续旋转伺服舵机3、光敏传感器6和红外避障传感器5供电。

上述机器人的多传感器信息融合过程包括以下步骤：

1)利用红外避障传感器感知周围障碍物信息；

2)利用四个不同位置的光敏传感器，对机器人左前、右前、左后、右后的亮度进行测量。由于光敏传感器在对外界环境进行亮度处理的时候，传感器的测量值可能会存在时延、精确度等误差，因此，利用均值算法对四个传感器探测的亮度数据进行处理，得出相对准确的整体环境亮度值和机器人左、右两侧亮度值；

3)STC控制器对步骤1)和2)中获得的机器人综合环境信息进行处理后得出一组PWM波控制信号来控制舵机，舵机驱动机器人完成转弯、前进或变速等动作，实现在未知环境中自如地行走、避障、趋光等智能行为，具体为：

在“暗”的亮度环境下，机器人停止走动，静止；

在“亮”的亮度环境下，机器人以慢速行进；

在“极亮”的亮度环境下，机器人以快速行进；

在没有遇到障碍物的时候，判断左、右亮度差异，向暗的一侧转动45度，继续前进；

在遇到障碍物的时候，判断左、右亮度差异，向暗的一侧转动90度，继续前进。