[发明专利]一种基于姿态控制的轮滑式代步机器人

摘要

本发明公开了一种基于姿态控制的轮滑式代步机器人，包括左右轮滑鞋体、便携供电电源、通信控制装置和姿态检测系统。轮滑鞋体共有两个为四轮结构，其左右部位各有一个驱动轮，前后部位各有一个小脚万向轮，通过电机带动驱动轮转动可实现轮滑鞋体的全方位移动。24V直流便携电源为轮滑鞋体提供电力驱动。姿态检测系统由六个无线运动捕捉传感器(WSSS)的相对空间关系得到操作者上身姿态以识别其运动意图，并通过调整轮滑鞋体驱动轮转动速度而实现。通信控制装置接收WSSS传感器信息并辅以姿态算法生成速度命令并传送至轮滑鞋体控制器控制驱动轮转动。本轮滑式代步机器人为日常出行提供了一种集代步和娱乐功能于一身的工具，亦为代步车提供了一套新型控制方法。

主权项

一种基于姿态控制的轮滑式代步机器人，其特征在于，包括两个轮滑鞋、便携供电电源及通信控制装置，其中：所述轮滑鞋的主体骨架由顶层安装板(1)、中间安装板(2)和底部安装板(3)构成；顶层安装板(1)固定于中间安装板(2)上；中间安装板(2)正面四角处安装了四个传感器安装座(5)，可将四路压力传感器(6)固定于四个传感器安装座(5)上；中间安装板(2)背面前后两端安装有轴承座(7)，将小脚轮(8)安装于轴承座(7)上作为承重万向轮；在承重万向轮附近安装有直流无刷电机(9)，直流无刷电机(9)与减速箱、齿轮箱构成一套电机驱动系统；直流无刷电机(9)一端安装数字编码器(10)，另一端在直流无刷电机(9)的轴上安装有电机联轴器(11)；直流无刷电机(9)通过电机安装座(12)固定于中间安装板(2)的背面；中间安装板(2)背面左右两侧安装着驱动轮(16)，并分别通过两个驱动轮安装座(13)固定于安装板(3)上；驱动轮(16)轴上安装有驱动轮联轴器(14)并固定在两个驱动轮安装座(13)之间；底部安装板(3)固定于电机安装座(12)和驱动轮安装座(13)上；中间安装板(2)中部留出一个方形空洞(17)用于放置本轮滑式代步机器人的电路系统；电路系统由四块电路板组成，从顶层到底层依次为电源供电板、外设驱动板、主控制板和压力信号调理板，四路压力传感器通过信号线连接于信号调理板接口(18)上，电机编码器(10)连接于外设驱动电路板接口(19)上，电源供电板接入两根系统电源供电线(20)并通过电压转化电路为电机驱动系统、电路系统和压力传感器供电；主控制板板载ST系列ARM微控制器能够写入嵌入式程序控制电动鞋外设；电路板之间通过接插件固定在一起，并固定在底部安装板(3)上；在底部安装板(3)上留有一个孔洞(22)，其作用一是引出蓝牙串口线连接至贴附在底板上的蓝牙串口(23)上，二是露出主控制板的JTAG接口(24)可供程序下载与调试；所述便携供电电源的前面板有两个接口(25)可提供两路24V直流驱动电压，前面板中心放置电源开关(26)以及数码管(27)显示当前电压示数，若电压不足可通过充电口(28)为电源充电；本电源后面板上有两个把手(29)方便提携，放置于背包中即可携带使用；电源通过两根弹簧电源线(30)分别与两个轮滑鞋体的系统电源供电线(20)相连为轮滑鞋提供电力驱动；所述通信控制装置中的控制中心板(32)通过串口线获得WSSS传感器接收器(33)接收到的姿态信息帧，经过处理判断后形成控制左右两个轮滑鞋的速度控制命令帧并通过两个蓝牙串口(34)分别发送至左右轮滑鞋体上的蓝牙串口(23)上；WSSS传感器接收器(33)使用2.4G无线通信技术接收外部WSSS传感器(38)的信号并转化为串口信息输出。