[发明专利]轮腿机器人及轮腿的智能切换方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种轮腿机器人及轮腿机器人的轮腿智能切换方法。

背景技术

腿式机器人的优点是不仅能在平坦地面上行走而且可以在崎岖地面上步行，可跨越沟壑，上下台阶，还可做无滑动的完整和单向运动，并为其上的传感器提供稳定的动态平台，因此具有广泛的适用性，但是腿式机器人较难实现其稳定步态规划和稳定平衡控制，运动速度与能量的利用效率较低，另外，腿式机器人一般较重，且结构复杂。轮式机器人优点是自动操作简单、动作稳定、特别适合在平坦的地面上运动、有更大的运动速度和能量利用效率，是目前广泛使用的一类机器人。但是轮式机器人与腿式机器人相比，其对地形的适应性较差，很少可以跨越高度或爬楼梯。

随着社会的不断发展，为解决复杂的路面行走问题，中国专利ZL201110089738.6公开了一种轮腿机器人，该机器人包括单片机及由其输出连接的舵机控制器，该舵机控制器控制连接四条结构相同的具有轮、足两用功能的腿上的各路舵机，这种轮腿机器人同时具备腿式机器人地形适应性强和轮式机器人机动速度高的优点，但是该机器人的轮腿切换全是操作者通过对路况的判断来手动完成，即操作者控制机器人在平坦的路面上轮式走动，若是遇到障碍或者路况改变，通过操作者的手动操作将轮式滑动模式切换为腿式行走模式，若是没有操作者的操作，那么机器人将直接被障碍阻隔无法继续行进或者不能快速到达既定目标，这种人工手动的切换模式对操作者的操作精准度要求较高，且需操作者很清楚机器人行走的路况，但是对所有行走路况的了解尤其是对机器人执行突发任务是不现实的，这就急需解决机器人行走过程中根据路况自动切换行走模式的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮腿机器人的轮腿智能切换方法，以解决轮腿机器人在行进过程中必须有操作者实时参与，否则机器人无法到达既定目标的问题。

本发明的另一目的是提供一种轮腿机器人，以实现机器人根据路况自动进行行走模式的切换。

为实现发明目的，本发明的轮腿机器人包括单片机及由其输出连接的舵机控制器，该舵机控制器控制连接四条结构相同的具有轮、足两用功能的腿上的各路舵机，还包括用于检测机器人底板前、后、左、右向离地距离的超声波测距系统。

进一步的，所述超声波测距系统包括并排设于机器人底板前方的至少两个前超声波发生器和设于机器人底板后方的至少一个后超声波发生器，且后超声波发生器中的至少一个位于所述前超声波发生器中的一个的正后方。

进一步的，所述超声波测距系统包括设于机器人底板左侧的至少一个左超声波发生器和设于机器人底板上右侧的至少一个右超声波发生器，且右超声波发生器中的至少一个位于所述左超声波发生器中的一个的正右方。

进一步的，所述超声波测距系统包括设于机器人底板左侧的至少一个左超声波发生器和设于机器人底板上右侧的至少一个右超声波发生器。

进一步的，还包括单片机输出连接的显示屏。

为实现发明目的，本发明的轮腿机器人的轮腿智能切换方法技术方案如下：机器人检测并计算要行走路况前后、左右倾斜情况，并与对应的设定倾斜范围进行比较，以判断是否进行行走方式的切换，若是需要进行切换，则通过舵机控制器控制各舵机动作进行轮腿切换，若是无需切换，则继续先前的行走方式继续行进。

进一步的，所述机器人检测是通过超声波测距系统测得机器人的底板前、后、左、右向距离地面的距离。

进一步的，所述机器人根据测得的底板前、后、左、右向离地的距离，分别进行前后向距离差值计算、左右向距离差值计算，得到前后、左右倾斜情况。

进一步的，机器人当前行走状况或静止状态为轮式行走方式时，将计算得到的当前前后、左右距离差值分别与设定的轮式前后、左右设定倾斜范围进行比较，若是当前前后、左右距离差值均在对应的轮式前后、左右设定倾斜范围内，则继续以轮式行走方式行进；若是当前前后、左右距离差值中的任一个不在对应的轮式前后、左右设定倾斜范围内，则通过舵机控制器控制各舵机动作切换为腿式行走方式行进。

进一步的，机器人当前行走状况或静止状态为腿式行走方式时，将计算得到的当前前后、左右距离差值分别与设定的腿式前后、左右设定倾斜范围进行比较，若是当前前后、左右距离差值均在对应的腿式前后、左右设定倾斜范围内，则继续以腿式行走方式行进；若是当前前后、左右距离差值中的任一个不在对应的腿式前后、左右设定倾斜范围内，则通过舵机控制器控制各舵机动作切换为轮式行走方式行进。