[发明专利]基于Arduino的步行式机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种基于Arduino的步行式机器人，其特征在于，包括：

串联腿部模块(1)，由至少两段腿部肢节铰接而成，用于支撑和完成行走动作；

舵机模块(2)，安装于串联腿部模块(1)铰接点，分别用于驱动各个腿部肢节独立转动；

超声波模块(3)，用于探测机器人周围障碍物；

中央控制模块(4)，用于控制舵机模块(2)和超声波模块(3)；

电源模块(5)，与中央控制模块(4)联通并为超声波模块(3)和舵机模块(2)供电。

2.根据权利要求1所述的基于Arduino的步行式机器人，其特征在于，所述串联腿部模块(1)由一段上部腿部肢节和一段下部腿部肢节铰接而成，每个腿部肢节上具有一个用于驱动其转动的舵机模块(2)。

3.根据权利要求2所述的基于Arduino的步行式机器人，其特征在于，所述串联腿部模块(1)为四个。

4.根据权利要求3所述的基于Arduino的步行式机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置足端坐标(x，y)，测量得到I₁为下部腿部肢节长度，测量得到I₂为上部腿部肢节长度，将下部腿部肢节的足端放于坐标系原点，原点至上部腿部肢节顶点的长度为：

其中x和y分别为上部腿部肢节顶点于坐标系中的数值，中央控制模块(4)即可算出上部腿部肢节角度为：

采用余弦定理算出原点至上部腿部肢节顶点连线与下部腿部肢节夹角为：

根据三角函数定理，中央控制模块(4)即可算出上部腿部肢节角度为：

根据下部腿部肢节和上部腿部肢节角度信息，中央控制模块(4)控制舵机模块(2)输出相应的角度值，驱动串联腿部模块(1)动作。

5.根据权利要求4所述的基于Arduino的步行式机器人的控制方法，其特征在于，以串联腿部模块(1)足端采用复合摆线方程生成摆线轨迹，将摆线轨迹的坐标值赋给串联腿部模块(1)的足端坐标，并转化为舵机模块(2)的动作角度。

6.根据权利要求5所述的基于Arduino的步行式机器人的控制方法，其特征在于，当第一组对角串联腿部模块(1)处于支撑状态时，中央控制模块(4)驱动第二组对角串联腿部模块(1)摆动。

7.根据权利要求6所述的基于Arduino的步行式机器人的控制方法，其特征在于，还包括基于超声波模块(3)的跟随方法，在中央控制模块(4)中设定一间距阈值，超声波模块(3)实时开启反馈其与目标的距离值，当距离值大于间距阈值时，中央控制模块(4)控制舵机模块(2)启动靠近目标，当距离值小于间距阈值时，中央控制模块(4)控制舵机模块(2)启动远离目标。