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专利号: 2018105820005
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,包括:

用于测算ZMP零力矩点的底部左脚压力模块(1)和右脚压力模块(2)、主控系统(8)以及用于调整双足机器人重心的快速质量调整系统,所述快速质量调整系统包括左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)、第一导管(6)、第二导管(7)、第一微型电泵(9)及第二微型电泵(10),所述左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)的内部掏空形成一个容器,容器内装有高密度的溶液,第一微型电泵(9)通过第一导管(6)抽取左腿足部模块(3)中的高密度溶液到右腿足部模块(4)中,第二微型电泵(10)通过第二导管(7)抽取右腿足部模块(4)中的高密度溶液到左腿足部模块(3)中,第一微型电泵(9)和第二微型电泵(10)在主控系统(8)的控制下调整左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)中溶液的质量而调整双足机器人两条腿的质量;所述左脚压力模块(1)安装于左腿足部模块(3)上,右脚压力模块(2)安装于右腿足部模块(4)上,第一微型电泵(9)及第二微型电泵(10)和主控系统(8)安装于双足机器人的机身上,第一导管(6)、第二导管(7)沿着双足机器人的腿部连杆(5)安装。

2.根据权利要求1所述的一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,所述左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)通过足左脚压力模块(1)和右脚压力模块(2)实时测算双足机器人的ZMP平衡点。

3.根据权利要求2所述的一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,所述左脚压力模块(1)和右脚压力模块(2)由多个压力片组合成压力片矩阵。

4.根据权利要求1-所述的一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,所述左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)的外观设计成人的足形状。

5.根据权利要求4所述的一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,所述调整ZMP平衡点到支撑多边形中是通过调制左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)内高密度溶液的质量,使得ZMP平衡点在双足机器人与地面的接触点形成的支撑多边形内。

6.根据权利要求1所述的一种提高双足机器人平衡性和行走速度的装置,其特征在于,所述主控系统(8)实时的采集支撑脚的左脚压力模块(1)和右脚压力模块(2)数据,计算ZMP平衡点。

7.一种基于权利要求1-6之一装置的提高双足机器人平衡性和行走速度的方法,其特征在于,包括以下步骤:S0、安装好各个装置,此时:左腿足部模块(3)和右腿足部模块(4)中已经注入等量的高密度溶液,假设此时左腿在前起支撑作用为支撑腿,右腿在后正蹬地准备摆动到这一步的落地点为摆动腿;

S1、当摆动腿蹬地之后,摆动腿离地,离地信号由摆动腿的左脚压力模块(1)探测出;

S2、启动第一微型电泵(9),通过第一导管(6)将摆动腿足部模块中的溶液抽取到支撑腿足部模块中;

S3、主控系统实时的采集支撑脚的压力模块数据,计算ZMP平衡点;

S4、判断ZMP稳定判据满足与否,若不满足就在主控系统的控制下继续增加支撑腿足部模块中溶液的质量和调节关节角度,增加支撑腿足部模块中溶液的质量,支撑腿重心向下移动ZMP平衡点更容易的进入到支撑多边形中去,直至达到稳定状态;

S5、摆动腿摆动到这一步的落地点,由于摆动腿足部模块中的溶液质量被抽取到支撑腿足部模块,摆动腿质量减小,摆动腿的摆动速度加快,这样双足机器人的行走速度明显加快;

S6、通过压力模块探测摆动腿触地没有。触地之后计算ZMP平衡点是否在支撑多边形内;

S7、抽取支撑腿足部模块中的高密度溶液到摆动腿足部模块中去,调整摆动腿支撑腿的质量,调整双足机器人的重心分布,使得ZMP平衡点在支撑多边形中去;

S8、此时支撑腿摆动腿都与地接触,并且双足机器人是稳定的,支撑腿切换为摆动腿,摆动腿切换为支撑腿,重复S1-S7的步骤,进入下一步的行走,双足机器人将持续不断的行走起来。