[发明专利]一种具有容错控制的智能球形机器人及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，尤其涉及一种具有容错控制的智能球形机器人及其控制方法。

背景技术

随着现代科学技术的不断进步和发展，智能机器人领域的研究也取的了迅猛的发展。目前，国内外就有很多球形机器人的成功设计，而且他们的驱动结构多种多样。经过调查发现，现有的设计大多是整体外形采用球形的设计结构，而通过内部各种不同的驱动结构来完成对其运动的控制。但是，从他们所采取的设计方案和所达成的效果来分析都存在着以下三个问题：

（1）这种设计只是达到了球状外形的设计，并没有完全体现出球形在实际应用中应该拥有的优势，而且还失去了普通机器人通过肢体动作来完成一些任务的灵活性。

（2）众所周知，机器人在实际生活中应具有帮助人们来完成一些困难和复杂任务的功能，而这种整体球形的设计不具有机械操作能力，因而显得更加不灵活。

（3）现有的机器人由于设计的整体性过于局限而导致不能自动识别自身故障，而在部件受损时失去运动能力。以上问题都严重影响了球形机器人在实际生活中的实用价值和智能化。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种具有容错控制的智能球形机器人及其控制方法，实现机器人的智能化和灵活性。

本发明解决技术问题所采用的方案是：一种具有容错控制的智能球形机器人，包括两相互配合的上半球面和下半球面，所述上半球面和下半球面上下围合成一球形；所述上半球面和下半球面分别均匀开设分成六个扇形的上机械足和下机械足，六个上机械足和六个下机械足一一对应；还包括一固定于所述上半球面和下半球面之间且呈环形的支撑板，所述支撑板上端沿周侧等间隔固定六个分别于所述上机械足电连的上舵机；所述下机械足分别经一连杆机构驱动，所述连杆机构包括与所述支撑板转动连接的第一活动杆、与所述第一活动杆转动连接的第二活动杆和所述第二活动杆转动连接的第三活动杆，所述第三活动杆还分别与所述下机械足固定连接；所述第一活动杆、第二活动杆和第三活动杆各自经一下舵机驱动，所述上舵机和下舵机经一设置于所述支撑板上的控制电路板控制；所述支撑板上还设有一用于测量上半球面倾斜角度且与所述控制电路板电连接的角度传感器。

进一步的，所述控制电路板包括一控制单元、与所述控制单元电连的无线通讯模块和电流检测模块，所述角度传感器与所述控制单元电连。

进一步的，所述控制单元分别经与舵机驱动电路与所述上舵机和下舵机相连。

进一步的，所述下机械足的底部还分别固定有一压力传感器，所述压力传感器与所述控制单元电连。

进一步的，所述压力传感器的型号为微型称重测力传感器DJWX-21。

进一步的，还包括一电源模块，所述电源模块为航模锂电池供电，所述锂电池经稳压模块与所述控制单元、角度传感器、压力传感器、无线通讯模块和电流检测模块电连。

进一步的，所述角度传感器的型号为MPU6050。

本发明还提供一种如上述所述的具有容错控制的智能球形机器人的控制方法，包括以下步骤：

步骤S0：将支撑板固定于上半球面、下半球面之间，所述上半球面和下半球面上下围合成一球形；

步骤S1：接通电源，通过控制电路板驱动上舵机和下舵机，使得上半球面的六个上机械足处于收拢状态，并且收拢呈一半球面，下半球面的六个下机械足伸展处于站立状态；

步骤S2:通过无线通讯模块控制上半球面的六个上机械足处于伸展状态，经一角度传感器自动开启角度检测并实时反馈给控制电路板中的控制单元来调节下半球面六个下机械足的姿态保证上半球面的六个上机械足伸展形成的托举平面处于水平；

步骤S3：继续保持上半球面的六个上机械足处于伸展状态，通过驱动下半球面的下机械足，通过一电流检测模块实时检测各下机械足的工作电流，并将检测得到的各个下机械足的工作电流反馈至控制电路板中的控制单元，通过控制单元控制下舵机对六个下机械足进行姿态调整；

步骤S4：通过无线通讯模块控制各个下机械足前进的方向和速度，经位于下机械足底部的压力传感器，以及角度检测传感器和电流检测模块和控制单元构成反馈控制系统；

步骤S5：将反馈控制系统所获取的数据信号通过无线通讯模块传输给外部操控中心。