[发明专利]具有检测障碍物高度和距离的弹跳机器人及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械学、机器人技术、弹跳机器人、传感器技术，特别涉及一种具有检测障碍物高度和距离的弹跳机器人及检测方法。

背景技术

机器人的运动一直是一个研究热点，微型弹跳机器人相比于同尺寸的轮式机器人和履带式机器人，具有更强大的越障能力，可以作为无线传感器网络节点，越上高于自身数倍的障碍物，或跳进狭窄凹坑进行探测任务，可用于军事侦查、危险环境探测、灾后搜救等领域。

专利CN201210003779.3提出一种微型弹跳机器人的单电机驱动自复位、起跳方向和起跳角度调节机构，可以实现该机器人的连续弹跳运动功能，但是其缺乏障碍物高度和距离检测机构和系统，无法完成面对特定障碍物信息的检测，其弹跳克服障碍物具有盲目性。这类微型弹跳机器人在行进过程中为克服高于自身的障碍物，需要检测障碍物的高度以及与自身的距离。可用于距离检测的传感器包括激光测距传感器、超声波测距传感器、红外测距传感器等，而对于微型弹跳机器人来说，其运动性能与自身重量显著相关，其能搭载的传感器尺寸、重量和数量有限，如何设计障碍物高度和距离检测系统将对机器人的运动性能和使用时间等有很大影响。本发明专利提出一种基于单个红外测距传感器与弹跳机器人协作的障碍物高度和距离检测机构及方法，可在短时间内方便的检测出障碍物的高度和距离，为微型弹跳机器人的运动决策提供支撑，能够显著提高该类机器人的实用性。

发明内容

发明目的 本发明的目的是针对一种微小型弹跳机器人在弹跳越过障碍物前需要利用少量、微型、轻量的传感器检测障碍物的高度以及距离自身的距离，从而为弹跳高度和距离调整决策提供信息的难题，提高这类微小型弹跳机器人克服障碍物的实用性。

技术方案 本发明的技术方案为：

一种具有检测障碍物高度和距离的弹跳机器人，包括机架、设置在所述机架上的弹跳机构以及弹跳驱动机构，所述弹跳机构包括大腿、大腿辅助腿以及小腿所述大腿和大腿辅助腿的上端铰接在所述机架上，所述大腿和大腿辅助腿的下端铰接在所述小腿上，所述弹跳驱动机构与所述大腿连接并使所述大腿绕上端铰接点摆动，其特征在于：所述弹跳驱动机构驱动所述大腿摆动形成俯仰角调节机构，在所述弹跳机构上还设置有航向角调节机构和红外测距传感器，所述航向角调节机构包括调节电机、齿轮一、齿轮二以及轮子，在所述小腿上设置有相互平行的连接件一和连接件二，所述大腿铰接在所述连接件一上，所述大腿辅助腿铰接在所述连接件二上，所述调节电机固定在所述连接件一上，在调节电机的输出端连接所述齿轮一，在所述连接件一和连接件二上设置一转轴，所述轮子和齿轮二固定在该转轴上，所述弹跳机器人还包括一传感控制模块，该传感控制模块控制所述俯仰角调节机构调节俯仰角以及航向角调剂机构调节航向角。

所述弹跳驱动机构包括弹跳电机、齿轮箱、凸轮和扭力弹簧，所述弹跳电机和齿轮箱安装在机架侧面上，所述凸轮安装在机架左右侧面之间，凸轮外轮廓与大腿上端相切，所述扭力弹簧安装在机架和大腿的转动轴上，并且扭力弹簧的两个力臂分别固定在机架和大腿上。

所述大腿上端与机架的后下部转动副连接；所述大腿辅助腿的上端与机架前下部转动副连接；所述的小腿包括两根长度相等平行并排布置的杆子；所述小腿两根杆子的中部穿过所述的连接件一上的孔并与其固定连接，所述的小腿两根杆子的前端与所述的连接件二套接固定连接；所述的连接件一和连接件二平行设置，所述的连接件一与大腿下端转动副连接，所述的连接件二与连接件三转动副连接；所述的连接件三与大腿辅助腿的下端固定连接；所述的机架、大腿、大腿辅助腿和小腿组成一个平行四边形机构，机架与小腿平行，大腿与大腿辅助腿平行；所述的轮子固定在所述转轴伸出连接件二位于弹跳机器人前部的端部，且与地面接触；所述红外测距传感器安装在所述的连接件三上并朝向机器人前方，用于检测其正前方障碍物与自身的距离。

所述弹跳机器人检测障碍物高度和距离的方法，其特征在于：