[发明专利]一种脊柱型机器人及其转向跳跃的控制方法

说明书

本发明公开了一种脊柱型机器人及转向跳跃的控制方法，所述脊柱型机器人包括驱动机、机体前部、机体后部、用于实现转动的脊柱关节、左前腿、右前腿、左后腿和右后腿。所述控制方法包含以下步骤：a、驱动四足摆向内侧，机体前部和机体后部相对正；b、驱动四足摆向外侧，机体前部相对于机体后部朝转向方向运动；c、驱动四足摆动到外侧极限位置，机体前部相对于机体后部朝转向方向运动至极限位置，使机器人腾空直到左前腿和右前腿接触地面；d、驱动左前腿和右前腿向后摆动至极限位置，同时驱动机体后部相对于机体前部朝转向方向相反方向运动至极限位置，直到左后腿和右后腿接触地面；e、重复b至d，继续转向运动。本发明的控制方法稳定可靠。

技术领域

本发明涉及机器人及其运动的控制方法，具体为一种脊柱型机器人及其转向跳跃的控制方法。

背景技术

四足机器人具有较强的地形适应能力，适用于灾后搜救、野外侦查、行星探索等复杂危险环境中的任务，因此成为移动机器人研究领域的一大热点。然而，现有的四足机器人多采用刚性躯干结构，在遇到无法通过的障碍物需要转向时，通常采用驱动左右腿以不同的步长运动或控制腿的侧摆关节运动的方法实现，转向效率较低。四足机器人做双足跳运动时，控制腿的侧摆关节运功的方法无法实现转向运动。目前，一些四足机器人在设计中引入了主动脊柱机构，以增强机器人的灵活性，但仍未对脊柱的偏航运动在四足机器人双足跳转向运动中的作用进行研究。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种能够提高转向效率的脊柱型机器人，以及一种脊柱型机器人转向跳跃的控制方法。

技术方案：本发明所述的一种脊柱型机器人，包括驱动机、若干腿、机体前部、机体后部、用于实现机体前部和机体后部相对转动的脊柱关节，脊柱偏航关节与驱动机相连，脊柱偏航关节包括凸缘和带有凹槽的连接体，凸缘和带有凹槽的连接体铰接，凸缘与机体前部固定连接，带有凹槽的连接体和机体后部固定连接。腿包括左前腿、右前腿、左后腿和右后腿，机体前部两侧分别铰接左前腿和右前腿，机体后部两侧分别铰接左后腿和右后腿，驱动机分别与左前腿、右前腿、左后腿、右后腿相连。

为了进一步提高跳跃转向的效率，带有凹槽的连接体包括脊柱俯仰关节，脊柱俯仰关节与驱动机相连，脊柱俯仰关节包括第一连接体和第二连接体，第一连接体与凸缘铰接，第二连接体与第一连接体铰接，第二连接体与机体后部固定连接。脊柱俯仰关节在转向跳跃时可随右前腿和左前腿向前摆动而向下弯曲，脊柱俯仰关节可随右前腿和左前腿向后摆动而向上弯曲。

本发明所述的一种脊柱型机器人转向跳跃的控制方法，包含以下步骤：

a、驱动左前腿和右前腿至后极限位置，驱动左后腿和右后腿至前极限位置，机体前部相对于机体后部转动至平衡位置，即机体前部和机体后部相对正；

b、驱动左前腿和右前腿向前摆动，驱动左后腿和右后腿向后摆动，同时驱动机体前部相对于机体后部朝转向方向运动，使左前腿和右前腿离开地面；

c、驱动左前腿和右前腿向前摆动至前极限位置，驱动左后腿和右后腿向后摆动至后极限位置，同时驱动机体前部相对于机体后部朝转向方向运动至极限位置，使左后腿和右后腿离开地面，机器人处于腾空状态，直到左前腿和右前腿接触地面；

d、驱动左前腿和右前腿向后摆动至后极限位置，驱动左后腿和右后腿向前摆动至前极限位置，同时驱动机体后部相对于机体前部朝转向方向相反方向运动至极限位置，直到左后腿和右后腿接触地面；

e、重复步骤b至d，继续转向运动。

工作原理：通过协调驱动左前腿、右前腿、左后腿、右后腿和脊柱偏航关节，使机器人在左前腿和右前腿离地时，机体前部朝转向方向运动，使机器人在左后腿和右后腿离地时，机体后部朝转向方向相反方向运动。左前腿、右前腿、左后腿、右后腿和脊柱偏航关节通过驱动机均可作为主动件带动其他部件运动。