[发明专利]一种双足机器人越障的涵道助推装置及方法

说明书

本发明公开了一种双足机器人越障的涵道助推装置及方法，控制器根据机器人跨越脚掌的跨越轨迹，计算出为保证机器人平衡越障涵道风机所需要提供的理论推力，并把理论推力发送给处理器，处理器识别该指令，生成相应的PWM信号，并发送给涵道风机的电子调速器，电子调整器根据该PWM信号控制涵道风机，产生相应的推力；通过涵道风机的辅助推力，配合机器人本身的运动特性，平衡机器人越障时的倾覆力矩，能够很好的解决机器人越障能力不足的问题，达到提高机器人越障能力，拓展机器人工作环境的目的。

技术领域

本发明涉及双足机器人越障技术领域，特别是涉及一种双足机器人越障的涵道助推装置及方法。

背景技术

机器人跨越障碍一直是机器人研究领域的难点之一。受到机器人自身的机械结构和驱动能力的限制，一般情况下，机器人并不擅长跨越障碍物，尤其是针对非结构性的、较大尺度的障碍物，常规结构的机器人并不都具有跨越此类障碍的能力。

从当前的研究进展来看，机器人越障的最主要的方法是：通过建立机器人的静力学模型，约束机器人位置和姿态，保证其质心的投影位于脚掌的支撑多边形之内，保证机器人不摔倒，在此有限的活动范围内，设计出一条可行的跨越轨迹；上述方法基本上可以实现越障功能，但是，越障能力很受限制。

在此基础上，也有通过增加机器人双足的自由度来扩展机器人双足灵活性的方案，增加机器人在跨越障碍时的可动作的范围，从而增加机器人可跨越障碍的尺度，提升机器人的越障能力。这种方法使得机器人在跨越障碍物的高度上有明显的提高，但在可跨越障碍物的长度上改善并不明显。

另一种可行的方案是：机器人通过借助周围环境来实现越障功能，主要方式是机器人在越障过程中，通过上半身的手臂等搀扶在墙壁上，或者门框、桌子椅子等等，来跨越较大尺度的障碍物。不过，该方法对越障的机器人周围的环境要求就较高，不具备普遍的适用性，一旦周围环境不具备可供搀扶的条件，该方法便不可用。

因此如何解决双足机器人越障能力不足的问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双足机器人越障的涵道助推装置及方法，其能够提升双足机器人的越障能力，拓展机器人的工作环境。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双足机器人越障的涵道助推装置，包括安装在机器人脚掌上且用于产生推力以维持机器人平衡的涵道风机，根据所述机器人脚掌的跨越轨迹计算所述涵道风机所需提供的理论推力的控制器，以及与所述控制器相连、且用于将所述理论推力转换为PWM信号的处理器，所述涵道风机上设有与所述处理器相连、且用于根据所述PWM信号控制所述涵道风机的转速以产生相应推力的电子调速器。

优选地，还包括设在所述涵道风机下方且与所述控制器相连的测力传感器，所述测力传感器用于测量所述涵道风机的输出推力并发送所述输出推力至所述控制器，所述控制器还用于对比所述输出推力和所述理论推力，并根据对比结果调整所述理论推力。

优选地，所述涵道风机设在所述机器人脚掌的前方，所述机器人脚掌上设有用于支撑所述涵道风机的支架，所述涵道风机的侧耳固定在所述支架上，所述测力传感器嵌在所述支架的底部并与所述机器人脚掌连接。

优选地，包括依次设置在所述机器人脚掌的前方的两个所述支架，两个所述支架顶部开有分别用于放置所述涵道风机前后两侧侧耳的侧耳槽和用于固定所述涵道风机的螺孔，一个所述支架的底部开有用于安装所述测力传感器的安装槽。

优选地，所述机器人脚掌上安装所述涵道风机的部位为便于气流流通的镂空结构。

优选地，所述涵道风机上安装有用于供电的锂离子电池。

优选地，所述控制器通过蓝牙与所述处理器连接。

本发明还提供一种双足机器人越障的涵道助推方法，应用于上述任意一项所述的加工装置，包括：