[发明专利]一种带位姿感知功能的机器人底盘及其自动调节方法

权利要求书

1.一种带位姿感知功能的机器人底盘，其特征在于，包括基座、控制系统、四个万向轮和四个电动伸缩杆，所述四个万向轮分别连接在所述基座的四个角上，所述电动伸缩杆包括电机、丝杆、行程开关、伸缩杆、外壳、位置传感器和减速齿轮组，所述位置传感器可以测量伸缩杆的伸出位移量，所述四个电动伸缩杆分别穿过所述基座后在所述伸缩杆的底部安装有脚垫；所述基座上设有陀螺仪。

2.根据权利要求1所述的一种带位姿感知功能的机器人底盘，其特征在于，所述四个电动伸缩杆穿过所述基座后分别穿过与其外径间隙配合的支撑定位套后安装脚垫，该支撑定位套到固定在所述基座上；所述四个电动伸缩杆分别对应位于所述四个万向轮的内侧。

3.根据权利要求1所述的一种带位姿感知功能的机器人底盘，其特征在于，所述基座上还设有和视觉传感器，所述视觉传感器为摄像头、红外相机、激光传感器的一种或多种组合，所述视觉传感器位于基座底面，所述视觉传感器的信号采集面朝向地面。

4.根据权利要求1所述的一种带位姿感知功能的机器人底盘，其特征在于，所述电动伸缩杆的电机为步进电机，所述控制系统包括用于驱动步进电机的闭环步进电机驱动器，所述位置传感器为安装在步进电机末端的旋转编码器，或安装在所述外壳处，测量所述电动伸缩杆位移量的直线位移传感器。

5.根据权利要求1-4中任一项中所述的一种带位姿感知功能的机器人底盘实现的机器人底盘自动调节方法，其特征在于，包括高度调节与水平调节，通过调节四个电动伸缩杆的伸缩量自动实现机器人的目标高度与目标水平度的调节。

6.根据权利要求5所述的一种带位姿感知功能的机器人底盘实现的机器人底盘自动调节方法，其特征在于，其中所述高度调节包括以下步骤：

1)所述各个电动伸缩杆向下伸出，当触碰到地面时，所述电机电流增大，当电流超过一定的阈值时，电机停止；

2)等待所有电动伸缩杆停止，并以此时的位置为基准位置；

3)所述各电动伸缩杆相对于各自的基准位置再同时向下运动一段相同的距离，此距离为目标高度，此时机器人将整体抬升相应的距离。

7.根据权利要求5所述的一种带位姿感知功能的机器人底盘实现的机器人底盘自动调节方法，其特征在于，其中所述水平调节包括以下步骤：

1)所述陀螺仪实时采集基座的倾角误差，所述控制系统根据陀螺仪与各电动伸缩杆的相对位置关系换算为各电动伸缩杆的位置误差；

2)所述控制系统将各电动伸缩杆的位置误差通过控制算法解算为各电动伸缩杆的位置调整量；

3)检测所述各电动伸缩杆的位置调节量是否超过运动极限，如果不超限则将位置调整量发送给各电动伸缩杆中电机的驱动器，驱动器驱动电机进行位置调整，如果超限则所有电动伸缩杆同时向着极限的反方向运动一段相同的距离，然后跳转到所述步骤1；

4)在所述电动伸缩杆运动之后，基座的姿态将进行相应改变，此时所述陀螺仪采集到的倾角误差也将改变，此时不断循环所述步骤1-4过程，直到机器人整体的水平度达到要求。

8.根据权利要求7所述的一种带位姿感知功能的机器人底盘实现的机器人底盘自动调节方法，其特征在于，如果在水平调节过程中，机器人在较长时间内均无法调节到目标水平度，则系统报错并要求用户重新输入目标水平度或调节当前机器人的位置。