足履式复合型移动机器人驱控系统及方法与流程

本申请涉及机器人，特别是涉及一种足履式复合型移动机器人驱控系统及方法。

背景技术：

1、移动机器人作为机器人领域中的一个重要分支，近年来在抗险救灾、工业制造、军事行动、空间探测等场景得到了广泛的关注与应用，具有广阔的市场前景与应用价值。根据机器人的运动方式来划分，移动机器人可分为轮式、履带式、足腿式、复合式及爬行式机器人等几类。在复杂工作环境下，利用仿生学的特点，足腿式机器人相较于其他种类机器人，具有更强的环境适应能力，可以在整体尺寸允许的范围内跨越更大的路面障碍。而履带式机器人具有牵引力大、不易打滑、越野性能好等特点，拥有强大的路面适应能力。目前市面上存在的移动机器人多为轮式或履带式机器人，其移动方式较为单一，导致现有的控制系统大多只能对单一移动方式进行控制，将足式和履式两套控制系统应用到足履式复合移动机器人时，需要人工手动切换两种控制模式，灵活性差，无法满足足履式复合移动机器人在复杂环境下的工作需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种足履式复合型移动机器人驱控系统及方法，以解决现有机器人控制系统不适配足履式移动机器人问题。

2、为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种足履式复合型移动机器人驱控系统，其应用于足履式复合型移动机器人，复合型移动机器人包括足式驱动机构和履式驱动机构；驱控系统包括：信息采集传感器，用于采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息；上位机，与信息采集传感器电性连接，用于接收信息采集传感器传输的障碍物尺寸，并比较障碍物尺寸与预设安全阈值以确认确定执行跨越障碍策略还是避开障碍策略，当执行跨越障碍策略时，根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令，当执行避开障碍策略时，根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令；足式驱动子系统，与上位机电性连接，用于接收上位机发送的步态控制指令，并根据步态控制指令控制足式驱动机构运动；履式驱动子系统，与上位机电性连接，用于接收上位机发送的履带驱动指令，并根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动。

3、作为本申请的进一步改进，足式驱动子系统包括：液压缸控制模块和位移传感器，液压缸控制模块分别与上位机、位移传感器电性连接；位移传感器用于采集液压缸的实际位置，并将实际位置反馈至液压缸控制模块；液压缸控制模块用于根据上位机下发的步态控制指令和实际位置驱动液压缸工作。

4、作为本申请的进一步改进，液压缸控制模块包括：多轴运动控制器、放大器和比例阀，多轴运动控制器分别与上位机、放大器电性连接，放大器与比例阀电性连接；多轴运动控制器用于根据目标位置与实际位置的误差生成模拟量电压；放大器用于放大模拟量电压并转换为比例阀的控制电信号；比例阀用于根据控制电信号控制阀口开度，以控制液压缸的液压杆伸缩的行程和速度。

5、作为本申请的进一步改进，履式驱动子系统包括：履带控制器、左履带驱动电机和右履带驱动电机，履带控制器分别与上位机、左履带驱动电机、右履带驱动电机电信连接；履带控制器用于根据上位机下发的履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号；左履带驱动电机用于根据左履带驱动信号驱动左履带运动；右履带驱动电机用于根据右履带驱动信号驱动右履带运动。

6、作为本申请的进一步改进，履式驱动子系统还包括遥控器，遥控器与履带控制器通信连接。

7、为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种足履式复合型移动机器人驱控方法，其应用于上述任一所述的足履式复合型移动机器人驱控系统，足履式复合型移动机器人驱控系统包括：信息采集传感器、上位机、足式驱动子系统、履式驱动子系统；方法包括：信息采集传感器采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息；上位机接收信息采集传感器传输的障碍物尺寸信息，并比较障碍物尺寸与预设安全阈值的大小，预设安全阈值根据足式驱动机构的腿部各关节转角信息和足端在当前位姿的位置信息以及运动空间信息设定；当障碍物尺寸未超过预设安全阈值时，上位机执行跨越障碍策略，根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令并下发至足式驱动子系统；足式驱动子系统接收上位机发送的步态控制指令，并根据步态控制指令控制足式驱动机构运动；当障碍物尺寸超过预设安全阈值时，上位机执行避开障碍策略，根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令并下发至履式驱动子系统；履式驱动子系统接收上位机发送的履带驱动指令，并根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动。

8、作为本申请的进一步改进，足式驱动子系统包括：液压缸控制模块和位移传感器；足式驱动子系统接收上位机发送的步态控制指令，并根据步态控制指令控制足式驱动机构运动，包括：位移传感器采集液压缸的实际位置，并将实际位置反馈至液压缸控制模块；液压缸控制模块根据上位机下发的步态控制指令和实际位置驱动液压缸工作。

9、作为本申请的进一步改进，液压缸控制模块包括：多轴运动控制器、放大器和比例阀；液压缸控制模块根据上位机下发的步态控制指令和实际位置驱动液压缸工作，包括：多轴运动控制器根据目标位置与实际位置的误差生成模拟量电压；放大器放大模拟量电压并转换为比例阀的控制电信号；比例阀根据控制电信号控制阀口开度，以控制液压缸的液压杆伸缩的行程和速度。

10、作为本申请的进一步改进，履式驱动子系统包括：履带控制器、左履带驱动电机和右履带驱动电机；履式驱动子系统接收上位机发送的履带驱动指令，并根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动，包括：履带控制器根据上位机下发的履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号；左履带驱动电机根据左履带驱动信号驱动左履带运动；右履带驱动电机根据右履带驱动信号驱动右履带运动。

11、作为本申请的进一步改进，履式驱动子系统还包括遥控器；方法还包括：履带控制器接收遥控器下发的左履带驱动指令和/或右履带驱动指令，并根据左履带驱动指令和/或右履带驱动指令生成左履带驱动信号和/或右履带驱动信号。

12、本申请的有益效果是：本申请的足履式复合型移动机器人驱控系统利用信息采集传感器采集移动机器人移动路径上障碍物的障碍物尺寸信息，再利用上位机比较障碍物尺寸信息和预设安全阈值以确认确定执行跨越障碍策略还是避开障碍策略。当执行跨越障碍策略时，上位机根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令并下发至足式驱动子系统，由足式驱动子系统根据不太控制指令控制足式驱动机构运动；当执行避开障碍策略时，上位机根据障碍物尺寸信息生成履带驱动指令并下发至履式驱动子系统，由履式驱动子系统根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动，其通过根据障碍物的大小采用合适的“越障”或“避障”策略，能够在复杂环境下实现足履式复合移动机器人足式移动方式和履式移动方式的自动切换，增强对复杂环境的适应能力，提高了足履式复合移动机器人的灵活性。

技术特征：

1.一种足履式复合型移动机器人驱控系统，其特征在于，其应用于足履式复合型移动机器人，所述足履式复合型移动机器人包括足式驱动机构和履式驱动机构；所述驱控系统包括：

2.根据权利要求1所述的足履式复合型移动机器人驱控系统，其特征在于，所述足式驱动子系统包括：液压缸控制模块和位移传感器，所述液压缸控制模块分别与所述上位机、所述位移传感器电性连接；

3.根据权利要求2所述的足履式复合型移动机器人驱控系统，其特征在于，所述液压缸控制模块包括：多轴运动控制器、放大器和比例阀，所述多轴运动控制器分别与所述上位机、所述放大器电性连接，所述放大器与所述比例阀电性连接；

4.根据权利要求1所述的足履式复合型移动机器人驱控系统，其特征在于，所述履式驱动子系统包括：履带控制器、左履带驱动电机和右履带驱动电机，所述履带控制器分别与所述上位机、所述左履带驱动电机、所述右履带驱动电机电信连接；

5.根据权利要求4所述的足履式复合型移动机器人驱控系统，其特征在于，所述履式驱动子系统还包括遥控器，所述遥控器与所述履带控制器通信连接。

6.一种足履式复合型移动机器人驱控方法，其特征在于，其应用于权利要求1-5之一所述的足履式复合型移动机器人驱控系统，所述足履式复合型移动机器人驱控系统包括：信息采集传感器、上位机、足式驱动子系统、履式驱动子系统；所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的足履式复合型移动机器人驱控方法，其特征在于，所述足式驱动子系统包括：液压缸控制模块和位移传感器；所述足式驱动子系统接收所述上位机发送的步态控制指令，并根据所述步态控制指令控制所述足式驱动机构运动，包括：

8.根据权利要求7所述的足履式复合型移动机器人驱控方法，其特征在于，所述液压缸控制模块包括：多轴运动控制器、放大器和比例阀；所述液压缸控制模块根据所述上位机下发的步态控制指令和所述实际位置驱动液压缸工作，包括：

9.根据权利要求6所述的足履式复合型移动机器人驱控方法，其特征在于，所述履式驱动子系统包括：履带控制器、左履带驱动电机和右履带驱动电机；所述履式驱动子系统接收所述上位机发送的履带驱动指令，并根据所述履带驱动指令控制履式驱动机构运动，包括：

10.根据权利要求9所述的足履式复合型移动机器人驱控方法，其特征在于，所述履式驱动子系统还包括遥控器；所述方法还包括：

技术总结
本发明公开了一种足履式复合型移动机器人驱控系统及方法，该系统包括信息采集传感器、上位机、足式驱动子系统和履式驱动子系统，信息采集传感器采集预先指定的活动区域的障碍物尺寸信息后，上位机比较障碍物尺寸与预设安全阈值的大小以确认选择足式驱动方式还是履式驱动方式，根据障碍物尺寸信息生成步态控制指令或履带驱动指令；当足式驱动子系统接收到上位机发送的步态控制指令时，根据步态控制指令控制足式驱动机构运动；当履式驱动子系统接收到上位机发送的履带驱动指令时，根据履带驱动指令控制履式驱动机构运动。本发明能够根据障碍物的大小自动切换足履式机器人的运动模式，能够适应更为复杂的工作环境。

技术研发人员：冯伟,杜梓乾,王卫军,王世杰,王心诚,刘笑,成云霄,李鹏阁
受保护的技术使用者：深圳先进技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5