一种六足万向行走的多功能月球探测机器人

摘要

本发明是一种六足万向行走的多功能月球探测机器人，它分为机械结构和控制系统两部分；机械结构是由一个圆形载物平台和六个按正六边形均匀分布的多自由度足臂所构成，在此基础上，可以在圆形载物平台上加装需要的各种功能模块，以实现功能扩展；控制系统采用AVR单片机结构，用来将各个功能模块和机械结构结合起来，形成一个月球探测机器人系统。该机器人具有腿式爬行和轮式滚动两种行走方式，具备万向行走功能，行走效率明显提高，适用范围更广。同时在已有功能的基础上新增自适应地形、壁障、路径优化处理、机械臂抓取，自动识别修复故障等功能，可用于月球探测等航天领域，同时还可用于地面探测、救援、运输等民用领域。

主权项

一种六足万向行走的多功能月球探测机器人，它分为机械结构和控制系统两部分，其特征在于：机械结构是由一个圆形载物平台和六个按正六边形均匀分布的多自由度足臂所构成，该圆形载物平台由载物平台上片和载物平台下片构成，两片之间相互平行，且中间用铜柱固定连接，圆形载物平台的圆周上均匀分布有六个足臂，这六个足臂在结构上是完全相同的，并且在平台上对称分布，足臂和圆形载物平台之间用舵机连接，形成转动的关节；该每条足臂有三个关节，在每两个关节结合处安装有一个舵机，在每个足臂的末端关节处均安装直流电机、轮子和贴片式压力传感器；其中，该关节均有两长方片状组成，之间用连接杆连接；直流电机用螺钉拧在关节的末端，贴片式压力传感器固定于末端关节10上，直流电机和贴片式压力传感器是独立分开的；足臂末端的贴片式压力传感器以感知每条足臂的受力情况，从而判断是否有足臂处于悬空状态；贴片式压力传感器由压敏电阻回路组成；控制系统包括：上位机主控器模块、舵机控制模块、地形信息采集模块和人机交互与操纵模块；其中，舵机控制模块、地形信息采集模块和人机交互与操纵模块都与上位机主控器模块集成在一起；该上位机主控器模块安装在载物平台之间，完成信息的处理和各个模块之间的协调工作；实时地处理采集地形信息，通过步态解算，将六足万向行走的多功能月球探测机器人的运动位置解算为足臂每个关节需要运动的角度，同时将该角度转换为各个关节处舵机所能接收的PWM波信号，通过控制PWM波高底电平的时间，来控制各个关节处舵机的运动状态，从而实现对各个足臂的准确控制；该舵机控制模块对足臂进行准确定位和控制；该舵机控制模块与上位机主控器模块之间通过通用串口通讯，来实现信息的传递；舵机控制模块通过实时接收上位机主控器模块传送的舵机控制参数，根据PWM波形的高低电平时间决定各个舵机所需转动的角度，从而实现各个关节的相对运动；该地形信息采集模块将所在区域的地形信息采集后，送给上位机主控器模块处理，上位机主控器模块里有对应的模数转换器件，将模拟信号转换成数字信号，这些数字信号为六足万向行走的多功能月球探测机器人导航和路径优化选择处理提供较好的数据，同时上位机主控器模块处理好数据后，实时的将适应地形的姿态角，即足臂的每两个关节之间形成的角度，发送给舵机控制模块；该人机交互与操纵模块由无线模块和操纵窗口组成，操纵窗口有六足万向行走的多功能月球探测机器人运行控制信息、摄像头传回的区域地形信息、手控和自主控制调节信息以及运动姿态调节信息；通过操纵窗口的实时监测和控制六足万向行走的多功能月球探测机器人的运动状态，将控制信息通过无线模块传送给上位机主控器模块，上位机主控器模块接收控制信号后执行中断，跳到相应的控制代码处执行相应动作。