[发明专利]一种全地形机器人控制方法及全地形机器人

说明书

本发明公开了一种全地形机器人控制方法及全地形机器人。包括A：通道状态为可升高跨越时抬高机器人重心高度跨越，通道状态为可降低通行时降低机器人重心高度直至通过；B：当机体俯仰角在时间T1内连续超出机体俯仰角允许范围时，抬高机器人重心高度进入俯仰角保护模式；C：通过当前翻滚角和目标翻滚角获取机器人两侧目标高度差，调节机器人两侧支撑机构两侧的高度差达到目标高度差；D：当机器人转弯时，根据当前线速度和当前角速度得到机器人重心朝向转弯侧的横向目标偏移量，调节机器人两侧支撑机构的高度使得机器人重心朝向转弯侧的横向偏移量达到横向目标偏移量。通过调节机器人重心高度以及重心偏移距离来提高机器人运动平稳性。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种全地形机器人控制方法及全地形机器人。

背景技术

随着科学技术的不断发展，移动机器人得到了广泛的应用，其优势是：可替代越来越高的人力成本，耐用度高、无疲倦感，而且可在污染环境、危险环境中执行任务，以及可执行对人体有伤害的任务。有的移动机器人虽然具有自重轻、承载大、机构简单、行走速度快以及工作高效等特点，但是由于移动机器人结构相对固定不带升降机构，导致其通行能力受到限制，特别是在两轮机器人上，由于结构固定不带升降机构，在跨越体积较大的障碍物、通过低矮通道、斜坡或者崎岖地形时，机器人丧失通行能力或由于机身倾斜过大，导致承载的物体脱落，甚至造成机身倾覆。

不带升降机构的两轮机器人具有以下缺点：(1)机器人启停不方便。当机器人停止时，失去平衡力，需要额外的支撑杆保持不倾倒，启动时需收起支撑杆，在支撑杆收放过程中可能影响机体的平衡调节，造成失控。(2)机器人高度固定，通行能力受到限制。主要表现为以下两方面：底盘高度固定，跨越能力有限；机体高度固定，不能通过较矮的通道。(3)当机器人运行时，为使机体平衡，机体需倾斜一定角度抵消轮子输出的力矩，力矩越大倾斜角度越大，特别是在斜坡上运行时，倾斜角度较大，不利于平衡控制，稳定性变差。(4)一般的机器人利用弹簧被动减震，由于弹簧物理属性固定，应用场景有限且减震效果一般。(5)当左右侧路面存在高度差时，机体不能保持水平状态，甚至有侧倾危险。(6)转弯时由于离心力的影响，稳定性差，影响运动性能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种全地形机器人控制方法及全地形机器人。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种全地形机器人控制方法，包括步骤A，以及步骤B、步骤C、步骤D四个步骤中的全部或部分；所述步骤A包括：采集机器人的行驶通道图像，根据所述行驶通道图像获取通道状态，所述通道状态包括可正常通行、可升高跨越、可降低通行和不可通行四种，当所述通道状态为可升高跨越时，抬高所述机器人重心高度直至顺利跨越，当所述通道状态为可降低通行时，降低所述机器人重心高度直至顺利通过；所述步骤B包括：设置机体俯仰角允许范围，实时获取机器人的机体俯仰角；当所述机体俯仰角在时间T1内连续超出所述机体俯仰角允许范围时，抬高所述机器人重心高度进入俯仰角保护模式；当进入俯仰角保护模式后，若所述机体俯仰角在时间T2内连续未超出所述机体俯仰角允许范围时，降低所述机器人重心高度退出俯仰角保护模式；所述T1和T2均大于0；所述步骤C包括：设置机器人机体的目标翻滚角，获取机器人机体的当前翻滚角，通过当前翻滚角和目标翻滚角获取机器人两侧的目标高度差，调节机器人两侧支撑机构的高度使得两侧的高度差达到所述目标高度差；所述步骤D包括：当机器人转弯时，实时获取机器人机体的当前线速度和当前角速度，根据当前线速度和当前角速度得到机器人重心朝向转弯侧的横向目标偏移量，调节机器人两侧支撑机构的高度使得机器人重心朝向转弯侧的横向偏移量达到所述横向目标偏移量。