仿生承载机器人装置及其选择步态模式的方法

专利主权项内容

1.一种仿生承载机器人装置，其特征在于，包括：载运台、机架、三自由度单腿和控制系统，其中，所述载运台安装在所述机架顶端，并通过孔槽结构与所述机架配合连接；所述机架两侧均安装有四个所述三自由度单腿，且两两对称设置；所述控制系统包括压力传感器、主控板和供电电源，所述压力传感器设置于所述载运台与所述机架的连接处，所述机架的中央位置设置有支架，所述主控板和所述供电电源均设置在所述支架上；所述供电电源和所述压力传感器均与所述主控板电性连接；压力传感器将检测到的实际载荷信号传输至主控板，主控板控制仿生承载机器人装置进行载荷能力的调整，使其在保证承载能力的前提下，具有较好的速度特性；调整步骤包括：S1：设定额定载荷；S2：通过压力传感器检测实际载荷，并将实际载荷与额定载荷对比；S3：选择一种预设的步态；步态的选择算法为：三自由度单腿处于支撑相的时间与整个步态周期之比定义为三自由度单腿的有荷系数，记作β，有β＝1-TP/TW，其中，TP为三自由度单腿处于摆动相的时间，TW为步态周期；TW从2TP逐渐增加到8TP的过程中，波形步态的迈步次序呈现七种形式，设定有荷系数为3/4的Ⅲ型步态模式下的最大载荷为仿生承载机器人装置的额定载荷，将实际载荷与额定载荷作对比，若实际载荷小于等于额定载荷，选择同型或低型步态模式，若实际载荷大于额定载荷，选择高型步态模式；S4：仿生承载机器人装置以当前的步态模式运动；S5：若负载变化，则返回步骤S3，若负载不变，则返回步骤S4；所述三自由度单腿包括直线电机、髋关节、舵机一、股关节、舵机二和胫关节，所述直线电机固定安装在所述机架的一侧，所述髋关节安装在所述直线电机的传动轴上，所述髋关节远离所述直线电机的一侧依次连接有所述舵机一、所述股关节、所述舵机二、所述胫关节，所述髋关节与所述舵机一转动连接，所述胫关节与所述舵机二转动连接，所述舵机一和所述舵机二均与所述股关节固定连接；直线电机带动髋关节直线运动，从而带动股关节和胫关节的横向自由运动；所述髋关节上安装有第一主舵盘和第一副舵盘；所述第一主舵盘和所述第一副舵盘相对设置；安装在所述髋关节上的所述第一主舵盘和所述第一副舵盘与所述舵机一的输出轴一转动连接；舵机一的运转将带股关节以所述第一主舵盘和所述第一副舵盘为中心进行旋转，从而实现胫关节的纵向自由运动。