[发明专利]基于Arduino的步行式机器人及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于Arduino的步行式机器人，包括：串联腿部模块，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，安装于串联腿部模块铰接点，分别用于驱动各个腿部肢节独立转动；超声波模块，用于探测机器人周围障碍物；中央控制模块，用于控制舵机模块和超声波模块；电源模块，与中央控制模块联通并为超声波模块和舵机模块供电。本发明通过中央控制模块控制串联腿部模块铰接点处的舵机模块，实现多足机器人腿部的运动，带动机器人移动，配合超声波模块的实现在各种地形和环境下的位移，并通过舵机动作角度的计算和输出，配合足端的摆线运动轨迹，实现串联腿部模块的运动，完全模拟生物关节的拟真动作，提高机器人行走的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种基于Arduino的步行式机器人及其控制方法，属于机器人技术领域。

背景技术

对机器人的研究已经越来越受社会的重视，近年来，人工智能快速发展，又加快了人们对机器人功能的开发。移动机器人一直都是该领域研究的热潮，自主规划路径的小车、自主完成任务的无人机还有自主搬运货物的移动机器人早已广泛应用于生活、生产中。

对于平坦的地形，这些自主移动的机器人可以轻松、快捷、平稳的完成任务，但是，对于复杂地形的移动，轮式机器人难以行进，不能很好的执行编辑的任务，亟需一种拟步行走的机器人完成智能任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Arduino的步行式机器人及其控制方法，该机器人及其控制方法解决了现有技术中轮式机器人面对复杂的地形和环境，行进困难、适用性差的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于Arduino的步行式机器人，包括：

串联腿部模块，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，安装于串联腿部模块铰接点，分别用于驱动各个腿部肢节独立转动；

超声波模块，用于探测机器人周围障碍物；

中央控制模块，用于控制舵机模块和超声波模块；

电源模块，与中央控制模块联通并为超声波模块和舵机模块供电。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1.上述方案中，所述串联腿部模块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.上述方案中，所述串联腿部模块为四个。

为达到上述目的，本发明还提供了一种基于Arduino的步行式机器人的控制方法，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(小腿)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(小腿)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，中央控制模块控制舵机模块输出相应的角度值，驱动串联腿部模块动作。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：