应用于两自由度移动机器人模块的陆地实验系统

摘要

本发明涉及一种应用于两自由度移动机器人模块的陆地实验系统，包括机架，两根磁悬浮导轨，两根竖直导轨，两个磁悬浮滑块，伺服电机，电机安装板，螺杆，螺母，七线电阻式触摸屏和机器人模块；两根磁悬浮导轨平行固定在机架顶部，两个磁悬浮滑块分别悬浮于两根磁悬浮导轨上，两个磁悬浮滑块的中部通过横杆固定；两根竖直导轨固定在横杆上，并穿过机器人模块，伺服电机通过电机安装板安装在横杆中部，伺服电机的输出轴连接螺杆，螺杆与螺母组成滚珠丝杠机构，螺母固定在机器人模块上；机器人模块的末端与七线电阻式触摸屏相接触。将机器人模块的整体运动等效等时分解成水平方向和竖直方向的运动，且水平方向没有力做负功，方便计算效率等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验系统，具体涉及一种应用于两自由度移动机器人模块的陆地实验系统。

背景技术

随着计算机系统的发展，机器人技术不断进步，机器人种类不断增加。除了一般用于制造业的工业机器人以外，还出现了诸如应用于航天的移动车、应用于医疗的手术机器人、应用于家庭的服务机器人、应用于军事的排雷机器人等各领域特种机器人。

机器人开发的初期必然要通过实验对机器人各个方面的性能参数进行考察，而实验平台的搭建至关重要。针对不同用途、不同性能的机器人，需搭建不同的实验平台，实验可否成功，实验结果是否可信与实验平台的合理性息息相关。在已有的机器人实验平台中，多使用滚珠导轨对机器人的运动进行分解，但仍有较大摩擦阻力存在，不易测量且影响实验结果；机器人施加于地面的压力不可自动精确调节，在足端安装传感器从而测量压力的方法也受限于机器人足端的形状大小，另外一方面也增加了机器人本身的复杂程度；对于机器人模块的运动特性，比如步态特征、运动速度等，现有平台也不能完全实现自动化测量，繁琐且精确度不高。因此，为了缩短机器人开发周期，提高实验可靠性，一种应用于两自由度移动机器人模块的陆地实验系统应运而生。

发明内容

本发明的目的在于针对已有两自由度移动机器人模块，提供一种应用于两自由度移动机器人模块的陆地实验系统，以验证机器人在陆地上的运动性能。该实验系统需要能够满足以下要求：一、有效分解两个自由度的运动；二、竖直方向能够任意调节机器人模块对地面的压力；三、系统可以准确记录机器人步态特征，且能够得到水平方向运动位移和速度；四、水平方向没有力对机器人做负功，以便于后期机器人运动效率的计算。

根据以上要求，本发明的技术方案是：

一种应用于两自由度移动机器人模块的陆地实验系统，包括机架，两根磁悬浮导轨，两根竖直导轨，两个磁悬浮滑块，伺服电机，电机安装板，螺杆，螺母，七线电阻式触摸屏和机器人模块；两根磁悬浮导轨平行固定在机架顶部，两个磁悬浮滑块分别悬浮于两根磁悬浮导轨上，两个磁悬浮滑块的中部通过横杆固定；两根竖直导轨固定在所述横杆上，并穿过机器人模块，所述伺服电机通过电机安装板安装在所述横杆中部，伺服电机的输出轴连接螺杆，螺杆与螺母组成滚珠丝杠机构，所述螺母固定在机器人模块上；所述机器人模块的末端与七线电阻式触摸屏相接触。

所述磁悬浮滑块内置激光传感器，能够实时读取机器人模块在水平方向的运动速度和位移。

所述七线电阻式触摸屏能够感应实际触摸屏末端电压，准确计算出机器人模块末端对地面施加的压力。将该压力值与期望压力输入伺服控制单元，控制电机驱动滚珠丝杠机构，从而输出机器人模块在竖直方向的位移，即对地面的压力。所述七线电阻式触摸屏能够准确定位触点坐标，从而记录运动过程中机器人末端的运动轨迹，帮助验证机器人运动步态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明系统将机器人模块的整体运动等效等时分解成水平方向和竖直方向的运动，且水平方向没有力做负功，方便计算效率等问题。竖直方向可任意调节机器人模块对地面的压力，便于进行比较实验。系统能准确记录机器人步态特征，机器人模块运动速度及位移，提供充足的验证参数。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明压力控制系统框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例做进一步详细的说明。

参见图1，一种应用于两自由度移动机器人模块的陆地实验系统，包括机架1，两根磁悬浮导轨2a、2b，两根竖直导轨3a、3b，两个磁悬浮滑块4a、4b，伺服电机5，电机安装板6，螺杆7，螺母8，七线电阻式触摸屏9和机器人模块10；两根磁悬浮导轨2a、2b平行固定在机架1顶部，两个磁悬浮滑块4a、4b分别悬浮于两根磁悬浮导轨2a、2b上，两个磁悬浮滑块4a、4b的中部通过横杆固定；两根竖直导轨3a、3b固定在所述横杆上，并穿过机器人模块10，所述伺服电机5通过电机安装板6安装在所述横杆中部，伺服电机5的输出轴连接螺杆7，螺杆7与螺母8组成滚珠丝杠机构，所述螺母8固定在机器人模块10上；所述机器人模块10的末端12与七线电阻式触摸屏9相接触。

所述磁悬浮滑块4a内置激光传感器11，实时测得机器人模块10沿运动方向的位移和速度。

本发明的工作原理如下：

七线电阻式触摸屏9通过数据采集计算能够得到机器人模块10的末端12对地面施加的压力。该处压力测量与伺服电机5的控制形成一个反馈单元，伺服电机5驱动螺杆7旋转，从而输出螺母8沿直线位移，螺母8与机器人模块10固定，所以输出即为机器人模块10在竖直方向的位移，借此控制机器人模块10对地面的压力，所述压力控制系统参见图2。

七线电阻式触摸屏9还可准确给出机器人模块10的末端12压力作用点的坐标，通过记录运动过程中机器人模块10末端运动轨迹，得以验证机器人模块10的运动步态。

本发明所述的结构并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其它的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。