[发明专利]一种多足步行机器人及其控制方法与结构改进的足端机构

说明书

本发明涉及一种多足步行机器人及其控制方法与结构改进的足端机构，属于机器人技术领域。足端机构包括固定支架及固设在固定支架上的液压缸，在液压缸的阀杆输出端上固设有触地足端；液压缸位于其活塞背离触地足端的一侧的油腔的油口上连接有复位蓄能器，及用于调节油口的出油阻尼的可调阻尼器；复位蓄能器的预充压力可调，用于迫使触地足端在触地抬起后的弹性复位。该经结构改进之后的足端机构，能有效地减少触地时所产生的碰撞震荡，且可通过压力传感器检测足端的输出力与着地判断，可广泛应用于机器人技术领域中。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地说，涉及一种多足步行机器人、用于构建该多足步行机器人的足端机构及该多足步行机器人的控制方法。

背景技术

移动机器人作为一种发展较为成熟的机器人，被广泛应用于危险性大且劳动强度高的军事工业、抢险救灾等领域，不仅可以降低人类的工作强度，且可以替人类完成危险的工作，按照论文《多足步行机器人液压控制系统研究现状与发展趋势》中对当前机器人的分类，其移动方式主要有轮式、履带式、足式、蠕动式及混合式等；相较于其他移动方法，多足步行机器人能在行走过程中仅需离散的落足点，且能像多足步行动物一样行走于具有障碍物的路面上；但其在崎岖复杂的地面上行走的过程中，硬质金属足端会与地面发生冲击力较大的碰撞，导致该步行机器人的机体在行走过程中产生剧烈震荡，机器人运动稳定性降低，传感器测量精度下降，及机器人零件连接不紧固。

为了解决上述问题，通常为采用弹簧减震结构构建该多足步行机器人的足端机构，例如公开号为CN109774814A的专利文献所公开的能实现触地反馈的多足步行机器人足部结构，具体为结构为包括外壳体及安装在该外壳体内的微动开关、导杆和半球足端，半球足端固定在导杆的下端部上是，利用套装在该导杆外的压缩弹簧而提供足端触地缓冲力而降低触地冲击力，且利用微动开关构建触地行走的反馈传感器，以能对其姿态进行调整，且成本较低，但在使用过程中仍存在以下不足之处：(1)限于弹簧的安装空间大小，弹簧刚度有限，导致足端压缩行程受到限制；(2)通常足端压缩时只能输出弹性力，无法输出与速度相关的阻尼力；(3)弹簧刚度固定，无法针对机器人所面对的不同环境做出调整。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种多足步行机器人的控制方法，以能在行走过程中至少能对其触地阻尼进行调节，能有效地减少触地时所产生的碰撞震荡，且可通过压力传感器检测足端的输出力与着地判断；

本发明的另一目的是提供一种多足步行机器人使用的足端机构，以能对触地刚度与触地阻尼进行调节，从而能够适应更多的使用环境；

本发明的再一目的是提供一种以上述足端机构所构建的多足步行机器人。

为了实现上述主要目的，本发明提供的控制方法用于控制多足步行机器人，该多足步行机器人包多躯体及机械腿，该机械腿包括小腿杆及固设在小腿杆上的足端机构；其特征在于，足端机构包括固定支架及固设在固定支架上的液压缸，在液压缸的阀杆输出端上固设有触地足端；液压缸位于其活塞背离触地足端的一侧的油腔的油口上连接有复位蓄能器，及用于调节油口的出油阻尼的可调阻尼器；复位蓄能器的预充压力可调，用于迫使触地足端在触地抬起后的弹性复位；该控制方法包括以下步骤：

第一触地控制步骤，当压力传感器的检测信号表征触地足端触地且压力变化速率超过第一预设阈值时，至少控制可调阻尼器减小油口的出口阻尼；压力传感器用于检测复位蓄能器和/或油腔的压力；

第二触地控制步骤，当压力传感器的检测信号表征触地足端触地且压力变化速率小于第二预设阈值时，至少控制可调阻尼器增大油口的出口阻尼；第二预设阈值小于等于第一预设阈值。

在上述技术方案的足端机构中，其基于由液压缸与复位蓄能器配合，不仅能有效地减少触地时所产生的碰撞震荡，且可根据压力传感器的压力数据，不仅能对输出力进行监测，且能根据压力变化速率而对其着地环境进行判断，从而至少通过对其油口出油阻尼进行调节，而能更好地适应不同的着地环境。