[发明专利]一种仿生气动驱动的半被动行走机器人及其控制方法

说明书

本发明公开了一种仿生气动驱动的半被动行走机器人及其控制方法，该半被动行走机器人采用气动推杆作为机器人的伸缩腿，由控制板管脚通过驱动板的放大电路控制电磁阀线圈中的电流，进而改变气动推杆的伸缩状态，从而实现机器人支撑腿和摆动腿的切换。本发明的半被动行走机器人具有仿生气动伸缩腿能力，在实现稳定行走的同时，避免摆动腿擦地。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种仿生气动驱动的半被动行走机器人及其控制方法。

背景技术

被动行走机器人的结构和控制算法十分简单。简单的二连杆机构和碰地反馈信号经过处理就可以实现平地上驱动。此外，被动行走机器人与传统行走机器人相比，步态更接近于人类行走，可以更好模仿人类运动，有利于步行本质特征挖掘。

现有半被动行走机器人稳定控制和作业规划大多只考虑电机驱动，改变髋关节和踝关节结构解决摆动腿擦地问题，结构较为复杂，且对于伸缩腿机构的探究不够深入。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种仿生气动驱动的半被动行走机器人及其行走控制方法，该半被动行走机器人具有的仿生气动伸缩腿能力，在实现稳定行走且避免摆动腿擦地的同时，提供脉冲推力补偿机器人碰撞的能量损失。

本发明是通过以下技术方案实现上述技术目的的。

一种仿生气动驱动的半被动行走机器人，包括外腿上板，外腿上板两端分别与外腿支撑板固定连接，外腿支撑板与内腿支撑板同轴配合，内腿支撑板上端与内腿上板固定连接，外腿支撑板下端通过碳管与直线推杆固定连接，直线推杆与电磁阀电气连接，电磁阀线圈与控制板电气连接。

上述技术方案中，所述外腿上板上端固定限位块，限位块下端与外腿支撑板接触。

上述技术方案中，所述直线推杆采用气动推杆。

上述技术方案中，所述电磁阀与气源处理器连接，气源处理器与高压气瓶上的减压阀连接。

上述技术方案中，所述电磁阀线圈与控制板之间连接有驱动板。

上述技术方案中，所述控制板还跟仿真器连接，仿真器与PC机连接。

上述技术方案中，所述碳管两端套有转换接头，转换接头分别与外腿支撑板和直线推杆固定连接。

上述技术方案中，所述直线推杆末端套有橡胶套。

一种仿生气动驱动的半被动行走机器人的控制方法，当原摆动腿触地时，原摆动腿变为新支撑腿，电磁阀阀芯正向动作，使得原支撑腿伸长；当原支撑腿离地时，电磁阀阀芯反向动作，使得原支撑腿收缩到最短；当原支撑腿与原摆动腿重合时，电磁阀阀芯正向动作，使得原支撑腿伸长，与原摆动腿等长，等待下次触地。

进一步，所述电磁阀阀芯的切换，是通过驱动板控制电磁阀线圈中的电流，产生电磁力，推动阀芯切换。

本发明的有益效果为：本发明采用气动推杆作为机器人伸缩腿，当电磁阀线圈接收到驱动板的电流信号时，就会产生电磁力使得电磁阀阀芯向一侧移动，控制气动推杆伸长或者收缩；气动推杆伸长时，能够提供较大的脉冲推力，补偿机器人碰撞的能量损失。气动推杆响应时间短，使得机器人行走速度快，同时避免摆动腿擦地。

附图说明

图1为本发明一种仿生气动驱动的半被动行走机器人的结构示意图；

图2为本发明一种仿生气动驱动的半被动行走机器人采用的气动推杆结构示意图；

图3为本发明中铝合金轴、轴承和弹性挡圈的配合示意图；

图4为本发明机器人内外腿限位块组装示意图；

图5为本发明机器人气动气路连接图；