[发明专利]一种使用牵引绳操控足式机器人的系统及方法

说明书

本发明公开了一种使用牵引绳操控足式机器人的系统及方法，牵引绳操控程序启动后，传感器模块获取足式机器人机械腿在受拉力作用时各关节的当前位置、关节扭矩及式机器人躯干当前位置的加速度和姿态信息；外力感知模块依据各关节扭矩和躯干姿态信息，得出机器人躯干所受到的合外力；指令生成模块生成新的运动控制指令；运动控制模块根据所受合外力的大小和方向生成关节控制指令，并最终发送给各关节电机执行，实现用户通过拉拽牵引绳按照主观意愿对足式机器人的运动控制。本发明有效降低开发和制造成本，用户较易上手，牵引绳无需供电且机器人能在快速奔跑的情况下被控制。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种使用牵引绳操控足式机器人的系统及方法。

背景技术

机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。其中，足式机器人因其能够适应各种不同的路面，尤其是人造环境中的石子路、楼梯等非平面地形而日益成为移动机器人行业关注的热点。随着电机技术的发展，足式机器人也越来越多采用带有位置编码器和电流计的电机来作为关节驱动部件，结合减速机等模块构成机器人关节执行器，通过对各个关节电机的位置和扭矩的控制实现机器人的运动控制。

传统的足式机器人运动控制的操控方式主要是将用户指令，比如移动速度、朝向等，以电信号的形式通过有线或无线的方式传输到机器人的控制器，在机器人的控制器中将数字信号进一步转化为具体的移动指令来执行，近些年也出现通过麦克风采集用户语音或者通过摄像头采集用户手势信息再转化为用户指令来操控机器人的方法。

但对于该无线或有线的电信号传输形式在应用中也存在着很多缺点：

1)成本高。使用电信号传输用户指令的方式需要额外的电子设备和通信技术的支持，机器人的硬件开发和制造成本高；用户也可能需要为通信流量支付相关的费用、给遥控设备充电支付用电或者电池的费用；使用语音或者机器视觉的操控方法需要机器人自带麦克风或者摄像头，也会增加机器人的硬件开发和制造成本。

2)不易使用。对于用户，使用前必须先学习专业遥控设备的使用方法才能上手正常使用；当使用无线通信传输方式时，在无线信号较多的场合容易受到干扰；当使用语音操控方法时，容易受到环境噪声影响，户外或嘈杂室内都难有好的用户体验；当使用视觉操控方法时，使用者必须处于机器人摄像头的视野之中，并且做出标准的指令动作，还不能有其他物体的遮挡，在较为狭小或者拥挤的空间中难以正常操控。

3)遥控时长受限。使用电信号传输的方式受限于遥控设备的供电时长。

4)移动速度受限。使用语音或者视觉遥控的方式不能让机器人以较快的速度奔跑，否则也难以操控。

因此，相对传统足式机器人运动控制的操控方式中显现出的问题，本领域技术人员亟需一种新的操控足式机器人的方法来适应市场需求。

发明内容

为此，本发明提供了一种使用牵引绳操控足式机器人的系统及方法，通过采用一根连接于足式机器人背部的牵引绳来实现对足式机器人的运动控制，有效降低开发和制造成本，用户较易上手，牵引绳无需供电且机器人能实现快速奔跑并能被控制。

为实现上述目的，本发明主要采用以下技术方案：

一种使用牵引绳操控足式机器人的方法，所述方法包括以下步骤：