四川轻化工大学黄波获国家专利权
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龙图腾网获悉四川轻化工大学申请的专利一种轮式双足机器人及其控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116605327B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-20发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310491292.2,技术领域涉及:B62D57/028;该发明授权一种轮式双足机器人及其控制方法是由黄波;邹应辉;方浩;杨泽宇;雷鑫;罗佳怡;李自强;刘有福;张瑞;许丰活设计研发完成,并于2023-04-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种轮式双足机器人及其控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种轮式双足机器人及其控制方法,属于双足轮腿机器人技术领域,解决现有技术中双足轮腿机器人连续工作时间短,作用单一,移动效率低,不能适应复杂环境的技术问题。它包括躯干部以及分别与所述躯干部连接的行走部和工作部;所述躯干部包括一对中间板,所述中间板之间设置有多个支撑杆;一对所述中间板之间分别设置有电池组件、驱动器组件、编码器组件以及主控组件;行走部包括主动腿、从动腿以及小腿;作业部包括底座,所述底座设置于所述躯干部的下部,所述底座上设置有卡钳组件。本发明轮式双足机器人及其控制方法,能够更好的用于用于科研、医疗器械、物流运输、环境勘探、灾区搜救等工作,稳定性好,适应性强。
本发明授权一种轮式双足机器人及其控制方法在权利要求书中公布了:1.一种轮式双足机器人的控制方法,其特征在于:轮式双足机器人包括躯干部以及分别与所述躯干部连接的行走部和工作部;躯干部,所述躯干部包括一对中间板1,所述中间板1之间设置有多个支撑杆2;一对所述中间板1之间分别设置有电池组件27、驱动器组件25、编码器组件以及主控组件26;所述中间板1的外侧设置有驱动电机一7,所述驱动电机一7的输出轴连接有带轮一6; 行走部,包括主动腿3、从动腿4以及小腿5;所述主动腿3包括主动腿支架31,所述主动腿支架31的一端连接有带轮二8,所述主动腿支架31的另一端与所述小腿5相连接,所述带轮一6与所述带轮二8之间连接有同步带9,所述带轮二8通过带轮支架23与所述中间板1连接;所述从动腿4包括从动腿支架41以及分别与所述从动腿支架41连接的从动腿上支架42和从动腿下支架43;所述从动腿上支架42与所述躯干部连接,所述从动腿下支架43与所述小腿5相连接; 作业部,包括底座11,所述底座11设置于所述躯干部的下部,所述底座11上设置有卡钳组件; 所述小腿5包括小腿支架51,所述小腿支架51的一端连接有小腿臂52,所述小腿臂52远离所述小腿支架51的一端连接有驱动电机二16,所述驱动电机二16的输出轴连接有行动轮17;所述驱动电机二16上连接有电机编码器18; 控制方法包括通过所述驱动电机一7驱动的关节运动和所述驱动电机二16驱动的足端运动;所述足端运动的控制方法包括以下步骤: S1、建立轮式平面动力学模型; S2、建立轮式转向动力学模型; 所述关节运动的控制方法包括以下步骤: S3、建立腿部支撑运动学模型; S4、建立腿部跳跃运动学模型; S1中和S2中建立轮式平面动力学模型和轮式转向动力学模型的方法为:对驱动轮分别建立力、力矩平衡方程,以及质心平移后的力、力矩平衡方程,以得到完整的驱动轮动力学模型和转向动力学模型; S3中建立腿部支撑运动学模型的方法为:通过对腿部杆件的运动分析,假设机器人足端点在设定范围内做近似直线运动,计算出机器人关节电机转角与足端高度的关系,通过多次线性拟合得出多项式,以便控制器可以直接将机器人机体高度映射到关节电机转角上,同时对机器人机体建立姿态控制矩阵,使得遥控器可以控制机器人的横滚角、偏航角; S4中建立腿部跳跃运动学模型的方法为:在对机器人腿部杆件、关节连接方式、数量、类型确定后,根据机器人的运动状态和目标,对机器人足端点的运动速度进行控制,结合能量的转化和损失、重心控制、落地冲击、负载因素的影响,建立相应的腿部跳跃运动学方程,得到能够使得机器人离开地面所需要的最低跳跃速度和最高跳跃速度; 下蹲站立状态、前进后退状态以及左右转向状态,包括: 下蹲站立状态:驱动电机一7带动带轮一6转动,从而通过同步带9带动带轮二8,将驱动电机一7输出的扭矩传递至小腿5;再配合从动腿下支架43、从动腿上支架42、从动腿支架41,形成一铰链四杆结构;当驱动电机一7正转时,通过上述结构带动行走部向上收缩,从而完成下蹲动作,以此完成匍匐式前进动作或穿越限高障碍物等工作;当驱动电机一7反转时,通过上述结构带动行走部向下伸展,从而完成站立动作;通过控制驱动电机一7,可以切换、调节机器人的不同状态,如最高姿态、最低匍匐姿态以及中间姿态以满足实际工作需要; 前进、后退状态:通过驱动电机二16带动行动轮17,在驱动电机二16正转时,机器人处于前进状态,当驱动电机二16反转时,机器人处于后退状态; 左右转向状态:通过控制左右两侧驱动电机二16的输出方向,以实现机器人的转向动作;具体的,当左侧驱动电机二16正转,右侧驱动电机二16反转时,可以实现机器人向右转向;当右侧驱动电机二16正转,左侧驱动电机二16反转时,可以实现机器人向左转向。
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