[发明专利]基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置

权利要求书

1.基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，包括机壳(1)、缓冲装置(2)、驱动装置(4)和控制组件(3)，其特征在于：控制组件(3)集成在机壳的内侧，控制组件(3)包括用于数据处理和交互的单片机、用于测量装置姿态信息的多轴传感器、用于速度监测和控制的电机驱动模块和编码器模块以及用于提供系统电源的12V电源模块(33)；

驱动装置(4)包括动量轮(44)、驱动动量轮(44)的电机(41)以及四叶形连接件(43)；四叶形连接件(43)通过支撑柱(45)固定在机壳(1)上，且与机壳(1)之间形成便于动量轮(44)安装的安装区；电机(41)安装在四叶形连接件(43)的一侧，其转子(42)部分从四叶形连接件(43)的中空部伸出插入至安装区内；动量轮(44)与转子(42)固连；

缓冲装置(2)沿着机壳(1)的底部对称设置多组。

2.根据权利要求1所述的基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，其特征在于，缓冲装置(2)包括仿生大腿板块(21)、仿生小腿板块(22)、仿生避震器A(23)，仿生避震器B(24)、仿生膝关节连接件(26)以及用于连接各个部件的连接件(25)。

3.根据权利要求2所述的基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，其特征在于，仿生大腿板块(21)通过套筒和螺栓与机壳(1)连接；仿生大腿板块(21)相对于机壳(1)转动连接；仿生膝关节连接件(26)安装在仿生大腿板块(21)和仿生小腿板块(22)之间，仿生大腿板块(21)与仿生小腿板块(22)保持相对转动；

仿生避震器A(23)的两端分别通过连接件(25)与仿生大腿板块(21)以及仿生小腿板块(22)连接；

仿生避震器B(24)的两端分别通过连接件(25)与仿生大腿板块(21)以及仿生小腿板块(22)连接；

仿生避震器A(23)和仿生避震器B(24)对仿生大腿板块(21)以及仿生小腿板块(22)施加拉力，使其形成“”形的缓冲结构。

4.根据权利要求3所述的基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，其特征在于，仿生避震器A(23)、仿生避震器B(24)与仿生大腿板块(21)以及仿生小腿板块(22)连接的点位与猫腿实际肌肉骨骼连接位置相同。

5.根据权利要求1所述的基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，其特征在于单片机和多轴传感器安装机壳(1)的底部主板(31)上，电机驱动模块和编码器模块安装在机壳(1)的顶部主板(32)上；电源模块(33)安装在机壳(1)的右侧；机壳(1)及内部设备整体的重心位于机壳(1)中心处。

6.根据权利要求1所述的基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，其特征在于，多轴传感器采用SPI协议进行数据传输，输出数据采用卡尔曼滤波方式进行数据处理。

7.根据权利要求1所述的基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，其特征在于，控制组件(3)采用位置环+速度环的双环PID算法，对系统的输入输出进行控制。

8.根据权利要求1所述的基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，其特征在于，控制组件(3)的控制流程包括：

S1：MCU建立操作系统，并进入状态机；

S2：通过接收多轴传感器产生角度数据和编码器产生的转速数据，进行实时PID计算，得到目标输入脉冲值；

S3：由单片机产生PWM脉冲调制信号，通过电驱转换为相应的电流值，控制直流电机(41)的转速；

S4：由于电机(41)产生的角动量，整个机械装置进行反向的翻转过程，进行角度的控制。

9.根据权利要求8所述的基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，其特征在于，S1中MCU建立的操作系统包括FreeRTOS操作系统或Ucos操作系统。

10.根据权利要求1所述的基于猫的扶正反射的仿生自翻转及着陆缓冲装置，其特征在于，电源模块(37)上集成有稳压模块。