本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)輪高低差自適應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

移動(dòng)機(jī)器人(Robot)是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類(lèi)指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。

智能移動(dòng)機(jī)器人，是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中了傳感器技術(shù)、信息處理、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)化控制工程以及人工智能等多學(xué)科的研究成果，代表機(jī)電一體化的最高成就，是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。隨著機(jī)器人性能不斷地完善，移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，而且在城市安全、國(guó)防和空間探測(cè)領(lǐng)域等有害與危險(xiǎn)場(chǎng)合得到很好的應(yīng)用。因此，移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。

現(xiàn)有的野外移動(dòng)機(jī)器人，一般采用常規(guī)驅(qū)動(dòng)模塊，如具有彈性調(diào)節(jié)的智能四驅(qū)論，或者車(chē)輪可高低變化的驅(qū)動(dòng)模塊。

特別是車(chē)輪可高低變化的驅(qū)動(dòng)模塊所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人，在移動(dòng)過(guò)程中，控制車(chē)輪高低變化的伸縮臂會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)的問(wèn)題，嚴(yán)重降低伸縮精確度，甚至?xí)?dǎo)致移動(dòng)機(jī)器人翻車(chē)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種車(chē)輪高低差自適應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人，提高移動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種車(chē)輪高低差自適應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人，

該移動(dòng)機(jī)器人包括車(chē)輪、伸縮臂、驅(qū)動(dòng)源、水平傳感器、慣性傳感器和控制中心；其中，該伸縮臂設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人主體和車(chē)輪之間，并通過(guò)伸縮運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)車(chē)輪實(shí)現(xiàn)高低差變化；該驅(qū)動(dòng)源使伸縮臂進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)；該水平傳感器設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人主體上，用于檢測(cè)移動(dòng)機(jī)器人主體的水平位置并輸出水平信息；該慣性傳感器設(shè)置在伸縮臂上，用于檢測(cè)作用于伸縮臂的慣性力并輸出慣性信息；該控制中心用于產(chǎn)生伸縮臂伸縮動(dòng)作的控制指令；

該移動(dòng)機(jī)器人還包括加權(quán)調(diào)整單元和伸縮臂動(dòng)作控制單元，該加權(quán)調(diào)整單元與慣性傳感器連接，該加權(quán)調(diào)整單元對(duì)慣性信息的加權(quán)值逐漸變化進(jìn)而調(diào)整；該伸縮臂動(dòng)作控制單元分別與伸縮臂、水平傳感器、控制中心和加權(quán)調(diào)整單元連接，該伸縮臂動(dòng)作控制單元根據(jù)水平信息、控制指令以及加權(quán)調(diào)整后的慣性信息，控制伸縮臂進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)。

其中，較佳方案是：該加權(quán)調(diào)整單元包括快速調(diào)整模塊和慢速調(diào)整模塊，該快速調(diào)整模塊在伸縮臂快速運(yùn)動(dòng)時(shí)使慣性信息的加權(quán)值逐漸增大，該慢速調(diào)整模塊在伸縮臂慢速運(yùn)動(dòng)時(shí)使慣性信息的加權(quán)值逐漸減小。

其中，較佳方案是：該加權(quán)調(diào)整單元包括一快慢速變化閾值，該快速調(diào)整模塊和慢速調(diào)整模塊均通過(guò)與快慢速變化閾值對(duì)比，判斷伸縮臂運(yùn)動(dòng)時(shí)是快速運(yùn)動(dòng)或慢速運(yùn)動(dòng)。

其中，較佳方案是：該加權(quán)調(diào)整單元還包括一幅度調(diào)整模塊，該幅度調(diào)整模塊根據(jù)水平信息的變化幅度調(diào)整快速調(diào)整模塊和慢速調(diào)整模塊的加權(quán)值變化幅度。

其中，較佳方案是：該移動(dòng)機(jī)器人包括四個(gè)車(chē)輪，該任一一車(chē)輪均設(shè)置有對(duì)應(yīng)的伸縮臂，該伸縮臂獨(dú)立控制其對(duì)應(yīng)的車(chē)輪伸縮運(yùn)動(dòng)。

其中，較佳方案是：該移動(dòng)機(jī)器人還包括一與控制中心連接的掃描模塊，該掃描模塊用于掃描行進(jìn)前方的環(huán)境，并將掃描模塊的掃描結(jié)果傳輸?shù)娇刂浦行?，該控制中心根?jù)掃描結(jié)果緊急制動(dòng)驅(qū)動(dòng)源，停止移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)。

其中，較佳方案是：該掃描結(jié)果包括出現(xiàn)坑洼狀況、出現(xiàn)阻擋物狀況。

本發(fā)明的有益效果在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)一種車(chē)輪高低差自適應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人，通過(guò)慣性傳感器提高伸縮桿的伸縮精確度，提高移動(dòng)機(jī)器人的穩(wěn)定性，防止翻車(chē)。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明車(chē)輪高低差自適應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明車(chē)輪高低差自適應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人的控制框圖；

圖3是本發(fā)明加權(quán)調(diào)整單元的控制框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種車(chē)輪11高低差自適應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人的優(yōu)選實(shí)施例。

一種車(chē)輪11高低差自適應(yīng)的移動(dòng)機(jī)器人，包括車(chē)輪11、伸縮臂12、驅(qū)動(dòng)源13、水平傳感器22、慣性傳感器23和控制中心21；其中，該伸縮臂12設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人主體14和車(chē)輪11之間，并通過(guò)伸縮運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)對(duì)應(yīng)車(chē)輪11實(shí)現(xiàn)高低差變化；該驅(qū)動(dòng)源13使伸縮臂12進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)；該水平傳感器22設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人主體14上，用于檢測(cè)移動(dòng)機(jī)器人主體14的水平位置并輸出水平信息；該慣性傳感器23設(shè)置在伸縮臂12上，用于檢測(cè)作用于伸縮臂12的慣性力并輸出慣性信息；該控制中心21用于產(chǎn)生伸縮臂12伸縮動(dòng)作的控制指令；該移動(dòng)機(jī)器人還包括加權(quán)調(diào)整單元24和伸縮臂動(dòng)作控制單元25，該加權(quán)調(diào)整單元24與慣性傳感器23連接，該加權(quán)調(diào)整單元24對(duì)慣性信息的加權(quán)值逐漸變化進(jìn)而調(diào)整；該伸縮臂動(dòng)作控制單元25分別與伸縮臂12、水平傳感器22、控制中心21和加權(quán)調(diào)整單元24連接，該伸縮臂動(dòng)作控制單元25根據(jù)水平信息、控制指令以及加權(quán)調(diào)整后的慣性信息，控制伸縮臂12進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)。

具體地，本移動(dòng)機(jī)器人主要通過(guò)控制中心21對(duì)整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，包括控制移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)方向、速度，以及伸縮桿的伸縮狀況，實(shí)現(xiàn)大方向控制，確保移動(dòng)機(jī)器人能夠正常移動(dòng)。同時(shí)，伸縮臂動(dòng)作控制單元25根據(jù)加權(quán)調(diào)整單元24反饋的數(shù)據(jù)，對(duì)伸縮臂12進(jìn)行微調(diào)，實(shí)現(xiàn)微方向控制，確保移動(dòng)機(jī)器人既能正常移動(dòng)，又能穩(wěn)定移動(dòng)。

其中，水平傳感器22屬于角度傳感器的一種，其作用就是測(cè)量載體的水平度，又叫傾角傳感器，工程上常叫水平儀或傾角儀。雙軸水平傳感器22可以同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的水平角度，因此可以定出整個(gè)被測(cè)面的水平度。移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)水平傳感器22測(cè)量器水平信息，即水平角度，避免移動(dòng)機(jī)器人在移動(dòng)時(shí)由于角度過(guò)于傾斜而翻車(chē)。

其中，慣性傳感器23是檢測(cè)和測(cè)量加速度、傾斜、沖擊、振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和多自由度(DoF)運(yùn)動(dòng)的傳感器。慣性傳感器23是解決導(dǎo)航、定向和運(yùn)動(dòng)載體控制的重要部件。慣性傳感器23包括加速度計(jì)(或加速度傳感計(jì))和角速度傳感器(陀螺)以及它們的單、雙、三軸組合IMU(慣性測(cè)量單元)，AHRS(包括磁傳感器的姿態(tài)參考系統(tǒng))。MEMS加速度計(jì)是利用傳感質(zhì)量的慣性力測(cè)量的傳感器，通常由標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(傳感元件)和檢測(cè)電路組成。IMU主要由三個(gè)MEMS加速度傳感器及三個(gè)陀螺和解算電路組成。從而提高移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)穩(wěn)定性。

參考圖1，移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)模塊包括車(chē)輪11、伸縮臂12、驅(qū)動(dòng)源13，驅(qū)動(dòng)源13與移動(dòng)機(jī)器人主體14連接，伸縮臂12設(shè)置在車(chē)輪11與驅(qū)動(dòng)源13之間，使車(chē)輪11相對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人主體14實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離和接近的操作。

進(jìn)一步地，該移動(dòng)機(jī)器人包括四個(gè)車(chē)輪11，該任一一車(chē)輪11均設(shè)置有對(duì)應(yīng)的伸縮臂12，該伸縮臂12獨(dú)立控制其對(duì)應(yīng)的車(chē)輪11伸縮運(yùn)動(dòng)。

在本實(shí)施例中，該移動(dòng)機(jī)器人還包括一與控制中心21連接的掃描模塊，該掃描模塊用于掃描行進(jìn)前方的環(huán)境，并將掃描模塊的掃描結(jié)果傳輸?shù)娇刂浦行?1，該控制中心21根據(jù)掃描結(jié)果緊急制動(dòng)驅(qū)動(dòng)源13，停止移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)。

其中，該掃描結(jié)果包括出現(xiàn)坑洼狀況、出現(xiàn)阻擋物狀況。

如圖3所示，本發(fā)明提供一種加權(quán)調(diào)整單元24的較佳實(shí)施例。

該加權(quán)調(diào)整單元24包括快速調(diào)整模塊241和慢速調(diào)整模塊242，該快速調(diào)整模塊241在伸縮臂12快速運(yùn)動(dòng)時(shí)使慣性信息的加權(quán)值逐漸增大，該慢速調(diào)整模塊242在伸縮臂12慢速運(yùn)動(dòng)時(shí)使慣性信息的加權(quán)值逐漸減小。

進(jìn)一步地，該加權(quán)調(diào)整單元24包括一快慢速變化閾值，該快速調(diào)整模塊241和慢速調(diào)整模塊242均通過(guò)與快慢速變化閾值對(duì)比，判斷伸縮臂12運(yùn)動(dòng)時(shí)是快速運(yùn)動(dòng)或慢速運(yùn)動(dòng)。

同時(shí)，該加權(quán)調(diào)整單元24還包括一幅度調(diào)整模塊243，該幅度調(diào)整模塊243根據(jù)水平信息的變化幅度調(diào)整快速調(diào)整模塊241和慢速調(diào)整模塊242的加權(quán)值變化幅度。

以上所述者，僅為本發(fā)明最佳實(shí)施例而已，并非用于限制本發(fā)明的范圍，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發(fā)明所涵蓋。