[发明专利]具有滑行功能的轮腿结合式六足机器人及其控制方法

说明书

本发明提出了一种具有滑行功能的轮腿结合式六足机器人及其控制方法，包括机器人本体，在所述机器人本体下侧的后端安装定向轮，前端安装万向轮；所述定向轮，用于在六足机器人后腿蹬地力作用下，带动所述机器人本体直线滑行；所述万向轮，用于在六足机器人中间腿蹬地作用下，带动所述机器人本体转向滑行；本发明中在机器人本体下侧设置了定向轮和万向轮，通过控制不同机器人腿的悬空和蹬地动作，实现了直线滑行和转向滑行的控制，达到轮腿之间的灵活结合的目的，在轮式模式下不增加驱动系统和控制系统的基础上，实现了滑行功能，保留了足式机器人对复杂地形的适应能力，同时降低了足式机器人在平坦地面运动的能耗。

技术领域

本发明属于机器人控制技术领域，尤其涉及一种具有滑行功能的轮腿结合式六足机器人及其控制方法。

背景技术

轮式移动机器人因其控制方便，结构简单等特点被广泛应用于日常生活中。但是受限于轮式移动的特点，轮式机器人作业对地形的要求较高。与之相比足式机器人因其腿足式运动落足点离散的特性，对非结构化地形有较强的适应能力。但是足式机器人的控制方法复杂且能量消耗高。

为提高轮式机器人对复杂环境的适应能力，大部分研究集中于改进轮式机器人的结构或优化轮式机器人的轨迹跟踪算法。例如，改善轮式机器人轨迹跟踪的控制算法，优化轮式机器人的结构，从而提高轮式机器人对环境的适应性。为优化足式机器人的能量消耗，多采取优化足式机器人的结构或优化足式机器人运动状态的方法。例如，通过采用高功率密度的电机，降低腿部运动的惯量，优化机器人的步态控制方法，降低机器人的能量消耗。

发明人发现，现有的轮腿结合式六足机器，虽然可以实现轮式滑行和足式行走之间的切换，但是，两种方式只是进行了简单的结合，模式切换和行走控制时是独立进行的，没有实现轮腿之间的灵活结合，同时导致了需要在足式机器人的基础上添加额外的动力系统和控制系统来配合轮式模式下的滑行动作。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种具有滑行功能的轮腿结合式六足机器人及其控制方法，本发明中设计了新型机器人结构，并在此基础上提出了腿驱动轮滑行的控制方法，实现了轮腿之间的灵活结合，在轮式模式下不增加驱动系统和控制系统的基础上，实现了滑行功能，保留了足式机器人对复杂地形的适应能力，同时降低了足式机器人在平面运动的能耗。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种具有滑行功能的轮腿结合式六足机器人，采用如下技术方案：

具有滑行功能的轮腿结合式六足机器人，包括机器人本体，在所述机器人本体下侧的后端安装定向轮，前端安装万向轮；

所述定向轮，用于在六足机器人后腿蹬地力作用下，带动所述机器人本体直线滑行；所述万向轮，用于在六足机器人中间腿蹬地作用下，带动所述机器人本体转向滑行。

进一步的，所述六足机器人的前腿、中间腿和后退，均包括关节，以及通过关节连接的大腿和小腿；所述中间腿具有四自由度。

进一步的，当六足机器人后腿进入运动状态后，其它各条腿处于悬空态，后腿蹬地，给与所述定向轮前向的力，在后腿蹬地力的作用下，前向或后向滑行；当六足机器人一侧的中间腿进入运动状态后，其它各条腿处于悬空态，一侧的中间腿蹬地，万向轮在蹬地力的作用下，向另一侧转向。

为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种具有滑行功能的轮腿结合式六足机器人控制方法，采用如下技术方案：

具有滑行功能的轮腿结合式六足机器人控制方法，采用了如第一方面所述的具有滑行功能的轮腿结合式六足机器人；包括：

处于悬浮态的腿保持初始状态不动，处于运动状态的腿基于时间状态机，对足端轨迹进行规划；基于位置控制的方法，对足端轨迹进行关节电机伺服控制。