[发明专利]轮足切换式机器人系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及的是一种轮足切换式机器人系统及其控制方法。

背景技术

随着技术的发展，机器人被应用到生产生活的各个方面。具有移动功能的机器人被广泛的应用于自动化生产车间的物料搬运、星际探索、海洋开发、服务、医疗护理、建筑、农林业、特种行业(核、污染环境等)、军事等。

让机器人动起来最简单最直接的方法就是给他装上轮子，既轮式机构。这种车轮式"脚"能高速稳定地运动，结构简单，操作方便，但是对路面的要求比较高，仅适用于平坦地面移动。当遇到路面凹凸不平、甚至有高低错层的情况时，则机器人无法通过，现有的方式一般会采用机器人绕道而行，以避过障碍路段，但是很容易使得机器人偏离预设轨道行走、出现差错，且依然无法解决高低错层的路况中行走的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轮足切换式机器人系统，能够根据是否存在环境障碍物而在足脚行走和轮式行走两者间切换，克服障碍路况下行走困难的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种轮足切换式机器人系统，包括：机器人主盘、六足步行机构、四轮移动机构、光电传感器、控制器；在所述机器人主盘上设置有垂直向上的测定杆；所述六足步行机构包括六只三关节足脚，所述六足三关节足脚均匀间隔围绕设置在所述机器人主盘的边沿部位；所述四轮移动机构包括四个行走轮，所述四个行走轮分别设置在所述机器人主盘的呈中心对称的四个部位上；所述光电传感器包括下光电传感器，所述下光电传感器设置在测定杆的一定高度上，用以在机器人移动过程中探测环境障碍物而相应生成障碍信号并实时传输给所述控制器；所述控制器在未接收到所述下光电传感器的障碍信号时控制所述六足步行机构抬起、并控制所述四轮移动机构移动，所述控制器在接收到所述下光电传感器的障碍信号时控制所述六足步行机构下降以支撑地面、并控制所述六足步行机构行走。

根据本发明的一个实施例，所述光电传感器还包括用以在机器人移动过程中探测环境障碍物而相应生成障碍信号并实时传输给所述控制器的上光电传感器，所述上光电传感器设置在所述测定杆的高于所述下光电传感器的位置；所述控制器在接收到上光电传感器的障碍信号时控制所述四轮移动机构停止移动或所述六足步行机构停止行走。

根据本发明的一个实施例，所述测定杆上具有刻度，所述下光电传感器和上光电传感器可滑动连接在所述测定杆上、并能够锁紧在所述测定杆上。

根据本发明的一个实施例，所述机器人主盘包括上下相隔一定距离连接在一起的上层板和下层板，所述上层板和下层板均呈正六边形；所述四轮移动机构的四个行走轮设置在所述下层板的下方，所述六足步行机构的六只三关节足脚分别设置在上层板每条边的中间位置；所述控制器控制所述六足步行机构行走时，相间的三只三关节足脚为一组足脚，两组足脚被控依次交替抬起、伸出、放下。

根据本发明的一个实施例，在所述机器人主盘的下层板的中央还设置有可上下伸缩的支撑部，所述支撑部包括用于和地面接触的圆板及可上下伸缩的支杆，所述支杆的一端连接所述圆板，另一端连接所述下层板，所述支杆伸长时能够抬升机器人主盘从而将四轮移动机构抬离地面。

根据本发明的一个实施例，还包括用以在所述控制器的控制下驱动的直流伺服电机，所述直流伺服电机包括18个用以驱动六只三关节足脚的各关节的关节用数字舵机，及4个用以驱动四个行走轮的行走轮用数字舵机；所述控制器为单片机，所述单片机具有至少4路数字舵机控制接口，第一数字舵机控制接口由4个行走轮用数字舵机占用，第二数字舵机控制接口由两只前足的关节用数字舵机占用，第三数字舵机控制接口由两只中足的关节用数字舵机占用，第四数字舵机控制接口由两只后足的关节用数字舵机占用。

根据本发明的一个实施例，占用同一数字舵机控制接口的数字舵机之间通过通讯线串接在一起，各数字舵机采用半双工串行异步总线通讯方式，且各数字舵机分配有不同的舵机标识。

本发明还提供一种如前述实施例中任意一项所述的轮足切换式机器人系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：初始状态下，控制器控制四轮移动机构移动，实现机器人的轮式行走；

S2：在机器人移动过程中，下光电传感器探测环境障碍物，若探测到环境障碍物，则相应生成障碍信号并实时传输给所述控制器；

S3：控制器响应于所述障碍信号而控制切换为足脚行走，控制所述四轮移动机构停止移动、所述六足步行机构行走，从而使得机器人跨越环境障碍物；

S4：控制器在机器人跨越障碍物后控制重新切换回四轮移动机构移动。