本發(fā)明屬于智能機(jī)器人測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著機(jī)器人、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感檢測(cè)等相關(guān)學(xué)科的不斷進(jìn)步，研究和開(kāi)發(fā)在現(xiàn)有車(chē)輛難以到達(dá)的復(fù)雜地形環(huán)境下，攜帶有效載荷，自主完成長(zhǎng)途運(yùn)輸任務(wù)的高性能足式仿生機(jī)器人正在成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。然而，機(jī)器人在室外復(fù)雜環(huán)境下對(duì)于姿態(tài)測(cè)試是十分不便的，機(jī)器人在室外復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要反復(fù)的進(jìn)行各種姿態(tài)、穩(wěn)定性性能等試驗(yàn)，不但試驗(yàn)周期長(zhǎng)，且耗費(fèi)巨大的人力、物力、財(cái)力。同時(shí)，受到天氣、以及其它因素的影響。因此，在室內(nèi)建立足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)對(duì)于試驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂兄匾獞?yīng)用價(jià)值。本測(cè)試平臺(tái)可以自動(dòng)檢測(cè)機(jī)器人位姿，利用多氣缸平臺(tái)動(dòng)態(tài)模擬各種地形環(huán)境，實(shí)時(shí)對(duì)機(jī)器人姿態(tài)測(cè)試以及穩(wěn)定性性能測(cè)試，并通過(guò)傳感器等裝置對(duì)整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)條件下的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行反饋，對(duì)機(jī)器人姿態(tài)控制、機(jī)械部分進(jìn)行完善，進(jìn)而對(duì)足式機(jī)器人真正獨(dú)立行走做準(zhǔn)備。本試驗(yàn)臺(tái)主要針對(duì)機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試的問(wèn)題，貫徹現(xiàn)代社會(huì)產(chǎn)品研發(fā)周期短、節(jié)約資源的理念，搭建足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)及測(cè)試方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少室內(nèi)機(jī)器人多姿態(tài)測(cè)試平臺(tái)引起的實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、且耗費(fèi)巨大的人力、物力、財(cái)力，同時(shí)，容易受到天氣、以及其它因素的影響等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)，包括多氣缸平臺(tái)、支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)和底臺(tái)；多氣缸平臺(tái)和支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)均設(shè)置在底臺(tái)上；

多氣缸平臺(tái)為矩形，多氣缸平臺(tái)包括若干個(gè)矩形氣缸平臺(tái)，每個(gè)矩形氣缸平臺(tái)包括矩形臺(tái)面、球鉸機(jī)構(gòu)、氣缸、力傳感器和位移傳感器；若干個(gè)球鉸機(jī)構(gòu)安裝在矩形臺(tái)面的下表面，每個(gè)球鉸機(jī)構(gòu)上均安裝有氣缸，位移傳感器安裝在氣缸上，矩形臺(tái)面的下表面還安裝有力傳感器。

支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)包括支撐柱、導(dǎo)軌、支撐桿和夾持機(jī)構(gòu)；四個(gè)支撐柱分別垂直設(shè)置于底臺(tái)上表面的四個(gè)角上；導(dǎo)軌的個(gè)數(shù)為2，導(dǎo)軌固定設(shè)置在兩個(gè)支撐柱的頂端之間，且兩個(gè)導(dǎo)軌互相平行；兩個(gè)支撐桿設(shè)置在兩個(gè)導(dǎo)軌之間，且兩個(gè)支撐桿互相平行，支撐桿能夠沿導(dǎo)軌方向移動(dòng)；夾持機(jī)構(gòu)設(shè)置在支撐桿上。

進(jìn)一步的，多氣缸平臺(tái)上鋪設(shè)有保護(hù)層，保護(hù)層為柔性材料；多氣缸平臺(tái)上還放置有測(cè)試機(jī)器人，測(cè)試機(jī)器人放置在保護(hù)層上。

進(jìn)一步的，測(cè)試機(jī)器人包括機(jī)械腿和機(jī)體，若干個(gè)機(jī)械腿圍繞機(jī)體設(shè)置；機(jī)械腿的端部設(shè)置有六維力傳感器和壓力傳感器；機(jī)身上設(shè)置有姿態(tài)傳感器。

進(jìn)一步的，夾持機(jī)構(gòu)包括移動(dòng)環(huán)、柔性繩、夾持橫桿、夾持縱桿和滑塊；移動(dòng)環(huán)套設(shè)在支撐桿上，移動(dòng)環(huán)能夠在支撐桿上移動(dòng)；移動(dòng)環(huán)通過(guò)柔性繩與夾持橫桿連接，夾持橫桿的下表面開(kāi)設(shè)有滑槽，滑槽內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)夾持縱桿，兩個(gè)夾持縱桿相對(duì)的兩個(gè)面上開(kāi)設(shè)有滑塊導(dǎo)軌，滑塊導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有滑塊；兩個(gè)夾持縱桿的底端設(shè)置有滑塊檔桿，滑塊檔桿能夠擋住滑塊。

進(jìn)一步的，支撐桿的兩端均設(shè)置有滾輪；底臺(tái)的下表面設(shè)置有若干支撐腿。

進(jìn)一步的，多氣缸平臺(tái)連接有氣壓泵站。

進(jìn)一步的，一種基于足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試方法，所述足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)包括多氣缸平臺(tái)、支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)和底臺(tái)；多氣缸平臺(tái)和支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)均設(shè)置在底臺(tái)上；

多氣缸平臺(tái)為矩形，多氣缸平臺(tái)包括若干個(gè)矩形氣缸平臺(tái)，每個(gè)矩形氣缸平臺(tái)包括矩形臺(tái)面、球鉸機(jī)構(gòu)、氣缸、力傳感器和位移傳感器；

支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)包括支撐柱、導(dǎo)軌、支撐桿和夾持機(jī)構(gòu)；測(cè)試機(jī)器人包括機(jī)械腿和機(jī)體，若干個(gè)機(jī)械腿圍繞機(jī)體設(shè)置；機(jī)械腿的端部設(shè)置有六維力傳感器和壓力傳感器；機(jī)身上設(shè)置有姿態(tài)傳感器；多氣缸平臺(tái)連接有氣壓泵站；

所述足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試方法，包括以下步驟：

1)啟動(dòng)氣壓泵站，調(diào)整多氣缸平臺(tái)的初始位置，將測(cè)試機(jī)器人放置在多氣缸平臺(tái)上；用支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)的夾持裝置夾住測(cè)試機(jī)器人；

2)在測(cè)試過(guò)程中，使測(cè)試機(jī)器人按一定速度在測(cè)試平臺(tái)上行走，通過(guò)收集記錄測(cè)試機(jī)器人上六維力傳感器和壓力傳感器數(shù)據(jù)，測(cè)量機(jī)械腿對(duì)機(jī)身的扭轉(zhuǎn)力矩和推動(dòng)力；

3)在測(cè)試過(guò)程中，使測(cè)試機(jī)器人按一定速度在測(cè)試平臺(tái)上行走，通過(guò)收集記錄多氣缸平臺(tái)上力傳感器的數(shù)據(jù)，測(cè)量測(cè)試機(jī)器人足端腳力；

4)在測(cè)試過(guò)程中，使測(cè)試機(jī)器人按一定速度在測(cè)試平臺(tái)上行走，通過(guò)收集記錄測(cè)試機(jī)器人機(jī)身上的姿態(tài)傳感器和測(cè)試機(jī)器人機(jī)械腿端部壓力傳感器的數(shù)據(jù)，分析測(cè)試機(jī)身的穩(wěn)定性能，是否發(fā)生傾斜的情況；改變平臺(tái)上氣缸伸出長(zhǎng)度，調(diào)整矩形氣缸平臺(tái)傾斜度、高度，實(shí)時(shí)模擬不同地形環(huán)境，同時(shí)分別收集記錄測(cè)試機(jī)器人機(jī)身上的姿態(tài)傳感器和測(cè)試機(jī)器人機(jī)械腿端部壓力傳感器的數(shù)據(jù)，分析出不同地形環(huán)境下機(jī)身的穩(wěn)定性能；

5)在測(cè)試過(guò)程中，使測(cè)試機(jī)器人按一定速度在測(cè)試平臺(tái)上行走，使測(cè)試平臺(tái)上部分矩形氣缸平臺(tái)升高形成高臺(tái)模擬或使矩形氣缸平臺(tái)下降形成溝壑模擬，測(cè)試測(cè)試機(jī)器人躲避障礙和跨越障礙的性能，并記錄此過(guò)程中的姿態(tài)傳感器和測(cè)試機(jī)器人機(jī)械腿端部壓力傳感器的數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明的測(cè)試平臺(tái)由多個(gè)矩形氣缸平臺(tái)組合而成，可以實(shí)時(shí)模擬不同地形環(huán)境，同時(shí)分析在不同地形環(huán)境下測(cè)試機(jī)器人的穩(wěn)定性能；同時(shí)模擬路面障礙，測(cè)試機(jī)器人躲避障礙和跨越障礙的性能，且不受天氣等外界環(huán)境影響。

(2)本發(fā)明的測(cè)試平臺(tái)在測(cè)試過(guò)程中通過(guò)支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)保護(hù)機(jī)器人，保護(hù)機(jī)構(gòu)防止測(cè)試機(jī)器人發(fā)生摔倒損壞的狀況，保護(hù)核心部件。

(3)本發(fā)明實(shí)時(shí)測(cè)量機(jī)器人在不同地形環(huán)境下的姿態(tài)和穩(wěn)定性能，實(shí)時(shí)測(cè)量機(jī)器人行走過(guò)程中的腳力，達(dá)到貫徹現(xiàn)代社會(huì)產(chǎn)品研發(fā)周期短、節(jié)約資源的理念。因此，搭建足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)具有重要應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明立體圖；

圖3本發(fā)明多氣缸平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明矩形氣缸平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明夾持裝置結(jié)構(gòu)圖。

其中：2、測(cè)試機(jī)器人；3、導(dǎo)軌；4、保護(hù)層；5、底臺(tái)；6、多氣缸平臺(tái)；7、球鉸機(jī)構(gòu)；8、位移傳感器；9、氣缸；10、滾輪；11、支撐腿；12、支撐桿；13、移動(dòng)環(huán)；14、柔性繩；15、夾持橫桿；17、夾持縱桿；18、滑塊檔桿；19、滑塊；20、支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)；21、矩形臺(tái)面；22、支撐柱。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明：

請(qǐng)參閱圖1至圖5所示，一種足式仿生機(jī)器人姿態(tài)控制測(cè)試平臺(tái)，包括多氣缸平臺(tái)6、支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)20和底臺(tái)5；多氣缸平臺(tái)6和支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)20均設(shè)置在底臺(tái)5上；

多氣缸平臺(tái)6為矩形，多氣缸平臺(tái)6包括若干個(gè)矩形氣缸平臺(tái)，每個(gè)矩形氣缸平臺(tái)包括矩形臺(tái)面21、球鉸機(jī)構(gòu)7、氣缸9、力傳感器和位移傳感器8；若干個(gè)球鉸機(jī)構(gòu)7安裝在矩形臺(tái)面21的下表面，每個(gè)球鉸機(jī)構(gòu)7上均安裝有氣缸9，位移傳感器8安裝在氣缸9上，矩形臺(tái)面21的下表面還安裝有力傳感器；位移傳感器8能夠測(cè)量測(cè)量機(jī)器人機(jī)身的最大傾斜度。

支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)20包括支撐柱22、導(dǎo)軌3、支撐桿12和夾持機(jī)構(gòu)；四個(gè)支撐柱22分別垂直設(shè)置于底臺(tái)5上表面的四個(gè)角上；導(dǎo)軌3的個(gè)數(shù)為2，導(dǎo)軌3固定設(shè)置在兩個(gè)支撐柱22的頂端之間，且兩個(gè)導(dǎo)軌3互相平行；兩個(gè)支撐桿12設(shè)置在兩個(gè)導(dǎo)軌3之間，且兩個(gè)支撐桿12互相平行，支撐桿12能夠沿導(dǎo)軌方向移動(dòng)；夾持機(jī)構(gòu)設(shè)置在支撐桿12上。

多氣缸平臺(tái)6上鋪設(shè)有保護(hù)層4，保護(hù)層4為柔性材料；多氣缸平臺(tái)6上還放置有測(cè)試機(jī)器人2，測(cè)試機(jī)器人2放置在保護(hù)層4上。

測(cè)試機(jī)器人2包括機(jī)械腿和機(jī)體，若干個(gè)機(jī)械腿圍繞機(jī)體設(shè)置；機(jī)械腿的端部設(shè)置有六維力傳感器和壓力傳感器；機(jī)身上設(shè)置有姿態(tài)傳感器。

夾持機(jī)構(gòu)包括移動(dòng)環(huán)13、柔性繩14、夾持橫桿15、夾持縱桿17和滑塊19；移動(dòng)環(huán)13套設(shè)在支撐桿12上，移動(dòng)環(huán)13能夠在支撐桿12上移動(dòng)；移動(dòng)環(huán)13通過(guò)柔性繩14與夾持橫桿15連接，夾持橫桿15的下表面開(kāi)設(shè)有滑槽，滑槽內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)夾持縱桿17，兩個(gè)夾持縱桿17相對(duì)的兩個(gè)面上開(kāi)設(shè)有滑塊導(dǎo)軌，滑塊導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有滑塊19；兩個(gè)夾持縱桿17的底端設(shè)置有滑塊檔桿18，滑塊檔桿18能夠擋住滑塊19。

支撐桿12的兩端均設(shè)置有滾輪10；底臺(tái)5的下表面設(shè)置有若干支撐腿11。多氣缸平臺(tái)6連接有氣壓泵站。

本發(fā)明的工作原理如下：

1)啟動(dòng)氣壓泵站，調(diào)整多氣缸平臺(tái)6的初始位置，將測(cè)試機(jī)器人2放置在多氣缸平臺(tái)6上；用支撐保護(hù)機(jī)構(gòu)20的夾持裝置夾住測(cè)試機(jī)器人2；

2)在測(cè)試過(guò)程中，使測(cè)試機(jī)器人2按一定速度在測(cè)試平臺(tái)上行走，通過(guò)收集記錄測(cè)試機(jī)器人2上六維力傳感器和壓力傳感器數(shù)據(jù)，測(cè)量機(jī)械腿對(duì)機(jī)身的扭轉(zhuǎn)力矩和推動(dòng)力；

3)在測(cè)試過(guò)程中，使測(cè)試機(jī)器人2按一定速度在測(cè)試平臺(tái)上行走，通過(guò)收集記錄多氣缸平臺(tái)6上力傳感器的數(shù)據(jù)，測(cè)量測(cè)試機(jī)器人2足端腳力；

4)在測(cè)試過(guò)程中，使測(cè)試機(jī)器人2按一定速度在測(cè)試平臺(tái)上行走，通過(guò)收集記錄測(cè)試機(jī)器人2機(jī)身上的姿態(tài)傳感器和測(cè)試機(jī)器人2機(jī)械腿端部壓力傳感器的數(shù)據(jù)，分析測(cè)試機(jī)身的穩(wěn)定性能，是否發(fā)生傾斜的情況；改變平臺(tái)上氣缸伸出長(zhǎng)度，調(diào)整矩形氣缸平臺(tái)傾斜度、高度，實(shí)時(shí)模擬不同地形環(huán)境，同時(shí)分別收集記錄測(cè)試機(jī)器人2機(jī)身上的姿態(tài)傳感器和測(cè)試機(jī)器人2機(jī)械腿端部壓力傳感器的數(shù)據(jù)，分析出不同地形環(huán)境下機(jī)身的穩(wěn)定性能；

5)在測(cè)試過(guò)程中，使測(cè)試機(jī)器人2按一定速度在測(cè)試平臺(tái)上行走，使測(cè)試平臺(tái)上部分矩形氣缸平臺(tái)升高形成高臺(tái)模擬或使矩形氣缸平臺(tái)下降形成溝壑模擬，測(cè)試測(cè)試機(jī)器人2躲避障礙和跨越障礙的性能，并記錄此過(guò)程中的姿態(tài)傳感器和測(cè)試機(jī)器人2機(jī)械腿端部壓力傳感器的數(shù)據(jù)。