[发明专利]一种足端轨迹可变的组装式多足机器人和控制方法

权利要求书

1.一种足端轨迹可变的组装式多足机器人，其特征在于，所述的多足机器人由若干个机器人单体通过磁性球接合而成；所述的机器人单体包括主体(1)、直流电机(6)、直流电机驱动板(9)、机械足、旋转角度电位器(5)、控制器(7)和电源(8)；

所述的直流电机(6)嵌入安装在主体(1)的左右两侧，由直流电机驱动板(9)控制，每一个直流电机连接一个机械足，所述的旋转角度电位器(5)安装在直流电机的输出轴处，用于测量电机轴的旋转角度；所述的控制器(7)和电源(8)安装在主体上，所述的直流电机驱动板(9)和旋转角度电位器(5)与控制器连接；

所述的机械足采用四连杆机构，包括曲柄(3)、连杆(2)和摇杆(4)；所述摇杆(4)的一端通过销钉安装在主体(1)侧面上部，曲柄(3)与直流电机的输出轴连接，位于摇杆(4)的后下方，连杆(2)的顶部与摇杆(4)的另一端铰接，连杆(2)的中部与曲柄(3)铰接；

所述的控制器采用PID控制器，组装式多足机器人的控制方法包括：

控制器(7)根据旋转角度电位器(5)采集实时模拟电压V_c，通过角度与电压的线性关系得到实时角度信息其中V_c1表示当前t时刻控制器输入的模拟电压值；延时一个采样时间Δt后再次采集下一个时刻的角度信息其中V_c2表示t+Δt时刻控制器输入的模拟电压值；

通过差分计算获得直流电机的瞬时角速度将计算得到的瞬时角速度与预设的瞬时角速度做差作为PID控制器的输入e(t)，计算PWM信号的占空比u(t)：

其中，K_p为比例系数，K_i为积分系数，K_d为微分系数；将占空比u(t)作为控制信号输出至直流电机驱动板(9)，对直流电机(6)进行控制。

2.根据权利要求1所述的足端轨迹可变的组装式多足机器人，其特征在于，所述连杆所在平面位于垂直面上，与地面垂直。

3.根据权利要求1所述的足端轨迹可变的组装式多足机器人，其特征在于，所述的摇杆(4)和连杆(2)上设有等距排布的安装孔位，摇杆上的孔位与连杆上的孔位铰接。

4.根据权利要求1所述的足端轨迹可变的组装式多足机器人，其特征在于，所述主体上前后侧面的中心位置设有磁球限位凹槽，所述凹槽内置软磁材料。

5.根据权利要求4所述的足端轨迹可变的组装式多足机器人，其特征在于，所述的磁球限位凹槽为圆形。

6.根据权利要求1所述的足端轨迹可变的组装式多足机器人，其特征在于，所述的主体(1)通过3D打印制成。

7.根据权利要求1所述的足端轨迹可变的组装式多足机器人，其特征在于，所述摇杆(4)与所述销钉间隙配合。

8.根据权利要求1所述的足端轨迹可变的组装式多足机器人，其特征在于，所述直流电机的输出轴与曲柄(3)过盈配合。