[发明专利]一种蛇形机器人位姿控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种蛇形机器人位姿控制系统及方法，其系统包括蛇形机器人避障行走控制系统包括主控制器和电源模块，以及与主控制器相接的USB‑RS232转换模块和通过通信模块与主控制器相接的上位计算机；主控制器的输入端接有避障模块和夜视摄像头，避障模块的输入端接有障碍物检测单元，障碍物检测单元包括第一超声波传感器、第二超声波传感器和红外传感器；其方法包括步骤一、数据采集及传输；二、数据分析处理；三、蛇形机器人位姿控制。本发明设计新颖合理，实现方便，能够使蛇形机器人更好地实现避障和越障的功能，提高了蛇形机器人对路面的适应能力，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

主权项

一种蛇形机器人位姿控制系统，所述蛇形机器人包括从前到后依次设置的第一单元模块(1)、第二单元模块(2)、第三单元模块(3)、第四单元模块(4)和第五单元模块(5)，所述第一单元模块(1)包括第一连接板(44)以及分别设置在第一连接板(44)左右两侧的第一叶片轮(34)和第二叶片轮(35)，所述第一连接板(44)上左侧设置有用于带动第一叶片轮(34)转动的第一电机(20)，所述第一连接板(44)上右侧设置有用于带动第二叶片轮(35)转动的第二电机(21)，所述第一连接板(44)上后侧设置有第一垂直方向舵机(6)，所述第一叶片轮(34)与第一电机(20)的输出轴连接，所述第二叶片轮(35)与第二电机(21)的输出轴连接；所述第二单元模块(2)包括第二连接板(45)以及分别设置在第二连接板(45)左右两侧的第三叶片轮(36)和第四叶片轮(37)，所述第二连接板(45)上左侧设置有用于带动第三叶片轮(36)转动的第三电机(22)，所述第二连接板(45)上右侧设置有用于带动第四叶片轮(37)转动的第四电机(23)，所述第二连接板(45)上前侧设置有第一水平方向舵机(7)，所述第二连接板(45)上后侧设置有第二垂直方向舵机(8)，所述第三叶片轮(36)与第三电机(22)的输出轴连接，所述第四叶片轮(37)与第四电机(23)的输出轴连接；所述第三单元模块(3)包括第三连接板(46)以及分别设置在第三连接板(46)左右两侧的第五叶片轮(38)和第六叶片轮(39)，所述第三连接板(46)上左侧设置有用于带动第五叶片轮(38)转动的第五电机(24)，所述第三连接板(46)上右侧设置有用于带动第六叶片轮(39)转动的第六电机(25)，所述第三连接板(46)上前侧设置有第二水平方向舵机(9)，所述第三连接板(46)上后侧设置有第三垂直方向舵机(10)，所述第五叶片轮(38)与第五电机(24)的输出轴连接，所述第六叶片轮(39)与第六电机(25)的输出轴连接；所述第四单元模块(4)包括第四连接板(47)以及分别设置在第四连接板(47)左右两侧的第七叶片轮(40)和第八叶片轮(41)，所述第四连接板(47)上左侧设置有用于带动第七叶片轮(40)转动的第七电机(26)，所述第四连接板(47)上右侧设置有用于带动第八叶片轮(41)转动的第八电机(27)，所述第四连接板(47)上前侧设置有第三水平方向舵机(11)，所述第四连接板(47)上后侧设置有第四垂直方向舵机(12)，所述第七叶片轮(40)与第七电机(26)的输出轴连接，所述第八叶片轮(41)与第八电机(27)的输出轴连接；所述第五单元模块(5)包括第五连接板(48)以及分别设置在第五连接板(48)左右两侧的第九叶片轮(42)和第十叶片轮(43)，所述第五连接板(48)上左侧设置有用于带动第九叶片轮(42)转动的第九电机(28)，所述第五连接板(48)上右侧设置有用于带动第十叶片轮(43)转动的第十电机(29)，所述第五连接板(48)上前侧设置有第四水平方向舵机(13)，所述第九叶片轮(42)与第九电机(28)的输出轴连接，所述第十叶片轮(43)与第十电机(29)的输出轴连接；所述第一连接板(44)通过第一正交关节(49)与第二连接板(45)连接，所述第二连接板(45)通过第二正交关节(50)与第三连接板(46)连接，所述第三连接板(46)通过第三正交关节(51)与第四连接板(47)连接，所述第四连接板(47)通过第四正交关节(52)与第五连接板(48)连接，所述第二垂直方向舵机(8)和第二水平方向舵机(9)之间连接有第一速度舵机(15)，所述第三垂直方向舵机(10)和第三水平方向舵机(11)之间连接有第二速度舵机(14)；其特征在于：所述蛇形机器人避障行走控制系统包括主控制器(30)和电源模块(31)，以及与主控制器(30)相接的USB‑RS232转换模块(32)和通过通信模块(56)与主控制器(30)相接的上位计算机(60)；所述主控制器(30)的输入端接有避障模块(33)和夜视摄像头(19)，所述避障模块(33)的输入端接有障碍物检测单元，所述障碍物检测单元包括第一超声波传感器(16)、第二超声波传感器(17)和红外传感器(18)；所述避障模块(33)、第一超声波传感器(16)、第二超声波传感器(17)和红外传感器(18)，以及第一垂直方向舵机(6)、第二垂直方向舵机(8)、第三垂直方向舵机(10)、第四垂直方向舵机(12)、第一水平方向舵机(7)、第二水平方向舵机(9)、第三水平方向舵机(11)、第四水平方向舵机(13)、第一速度舵机(15)和第二速度舵机(14)的电源线均与电源模块(31)的输出端连接；所述第一速度舵机(15)和第二速度舵机(14)，第一垂直方向舵机(6)、第二垂直方向舵机(8)、第三垂直方向舵机(10)和第四垂直方向舵机(12)，以及第一水平方向舵机(7)、第二水平方向舵机(9)、第三水平方向舵机(11)和第四水平方向舵机(13)的信号线均与USB‑RS232转换模块(32)连接，所述第一电机(20)、第三电机(22)、第五电机(24)、第七电机(26)和第九电机(28)的电源线均与第二速度舵机(14)的电源线连接，第二电机(21)、第四电机(23)、第六电机(25)、第八电机(27)和第十电机(29)的电源线均与第一速度舵机(15)的电源线连接。