一种仿生自适应抗沉陷步行轮及其控制方法

文档序号:40730906发布日期:2025-01-17 13:01阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种仿生自适应抗沉陷步行轮,其特征在于,包括步行轮法兰盘(1)、步行轮腿足单体(2)、位姿感知系统(3)和控制器;

2.根据权利要求1所述的仿生自适应抗沉陷步行轮,其特征在于,所述仿生腱骨协同机构(21)包括仿跗跖骨(211)、仿伸肌腱(212)、仿屈肌腱(213)、轴承支座(214)、仿第二趾(215)、仿第三趾(216)、仿第四趾(217)、仿生足蹼(218)和底座(219);

3.根据权利要求2所述的仿生自适应抗沉陷步行轮,其特征在于,所述仿生肌腱驱动机构(22)包括仿伸肌腱驱动电机(222)和仿屈肌腱驱动电机(223);仿伸肌腱驱动电机(222)安装在仿跗跖骨(211)前侧,仿伸肌腱驱动电机(222)的动力输出轴与仿伸肌腱(212)连接,用于牵引仿伸肌腱(212)带动第二趾(215)和第四趾(217)以及趾间仿生足蹼(218)闭合;

4.根据权利要求3所述的仿生自适应抗沉陷步行轮,其特征在于,当步行轮腿足单体(2)触地后,位姿感知系统(3)监测的步行轮法兰盘(1)到地面高程低于预设值,控制器控制仿伸肌腱驱动电机(222)反向旋转,使仿伸肌腱(212)释放,控制仿屈肌腱驱动电机(223)正向旋转,牵引仿屈肌腱(213)带动第二趾(215)和第四趾(217)向外侧移动,从而打开趾间仿生足蹼(218);

5.根据权利要求1所述的仿生自适应抗沉陷步行轮,其特征在于,所述位姿感知系统(3)为测距传感器。

6.根据权利要求2所述的仿生自适应抗沉陷步行轮,其特征在于,所述仿伸肌腱(212)为纤维编织结构,包括纤维绳索结构(2124)、柔性伸缩结构(2125)和外壳(2127);

7.根据权利要求2所述的仿生自适应抗沉陷步行轮,其特征在于,所述轴承支座(214)两侧分别设有第一限位机构(2141)和第二限位机构(2142);所述第一限位机构(2141)比第二限位机构(2142)的高度高,第一限位机构(2141)用于限制仿跗跖骨(211)与仿第三趾(216)之间的最小角度;第二限位机构(2142)用于限制仿跗跖骨(211)与仿第三趾(216)之间的最大角度。

8.根据权利要求2所述的仿生自适应抗沉陷步行轮,其特征在于,所述底座(219)上设置了第一滑槽(2191)和第二滑槽(2192);第一滑槽(2191)分布在第二趾(215)一侧,第二滑槽(2192)分布在第四趾(217)一侧,第一滑槽(2191)和第二滑槽(2192)沿仿跗跖骨(211)轴对称分布,仿屈肌腱(213)起始端一侧绕过第一滑槽(2191),仿屈肌腱(213)起始端另一侧绕过第二滑槽(2192),再汇合绕过仿第三趾(216)设置的仿屈肌腱预留孔位(2161),连接到上方的仿跗跖骨(211)后侧。

9.一种根据权利要求1-8任意一项所述仿生自适应抗沉陷步行轮的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

10.根据权利要求9所述的仿生自适应抗沉陷步行轮的控制方法,其特征在于,当所述位姿感知系统(3)监测到地面高程h逐渐降低时,控制器控制仿屈肌腱驱动电机(223)带动仿屈肌腱(213)收缩,控制仿伸肌腱驱动电机(222)反转相同角度,使得趾蹼开闭角θ逐渐增大,此时趾蹼开闭角θ与位姿感知系统(3)感知到的地面高程h之间的关系式为:


技术总结
本发明提供一种仿生自适应抗沉陷步行轮及其控制方法,包括步行轮法兰盘、步行轮腿足单体、位姿感知系统和控制器;步行轮法兰盘沿圆周方向设有多个步行轮腿足单体;步行轮腿足单体包括仿生腱骨协同机构和仿生肌腱驱动机构;仿生肌腱驱动机构能够使仿生腱骨协同机构开闭;位姿感知系统用于检测步行轮法兰盘到地面的高度信号,并传递给控制器;控制器将高度信号与预设值进行对比,并根据对比结果控制仿生肌腱驱动机构使仿生腱骨协同机构开闭。本发明实现了仿生步行轮的趾蹼自适应开闭,步行轮腿足单体整体结构简单,提高了步行轮的适应性和应用的广泛性,应用于机器人上有利于提高其在松软地面的通过性。

技术研发人员:韩佃雷,刘海瑞,吴宇峰,任立志,胡锦瑞,杨启志
受保护的技术使用者:江苏大学
技术研发日:
技术公布日:2025/1/16
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