機器人掉電防摔方法和裝置及掉電防摔機器人與流程

2023-05-20 13:26:16

本發明涉及機器人領域，特別涉及機器人掉電防摔方法和裝置及掉電防摔機器人。

背景技術：

隨著服務型機器人的迅猛發展，機器人越來越智能化。通過客戶端的控制，即可實現機器人運動、唱歌及人機對話等。然而，現有技術中，當機器人尤其是雙足機器人正在執行動作的過程中，突然掉電或沒電時，機器人會因為重心不穩而摔倒，導致機器人內外部元件受損，甚至導致無法工作，如何避免這一缺陷是我們要解決的問題。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在於機器人掉電防摔方法和裝置，其能解決現有技術中，當機器人尤其是雙足機器人正在執行動作的過程中，突然掉電或沒電時，機器人會因為重心不穩而摔倒，導致機器人內外部元件受損，甚至導致無法工作的問題。

本發明的目的採用以下技術方案實現：

機器人掉電防摔方法，包括以下步驟：

判斷是否滿足掉電條件，若滿足所述掉電條件，則發送第一控制信號至第一腿部動作機構和第二腿部動作機構，控制第一腿部和第二腿部使機器人回正站立；

發送第二控制信號至第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構，控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的第一腳部和第二腳部分別位於機器人重心的地面投影點的兩側；

控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的重心向地面靠近；

判斷是否滿足停止條件，若滿足所述停止條件，則發送第三控制信號至所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構，使所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構停止動作。

優選的，所述判斷是否滿足掉電條件，具體為判斷機器人的可用電量是否低於預設值或機器人是否接收到關機控制信號。

優選的，所述控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的第一腳部和第二腳部分別位於機器人重心投影點的兩側，具體的包括以下步驟：

調整機器人重心，使機器人重心的地面投影點落於機器人的第一腳部；

控制第二腿部動作機構使機器人的第二腳部向第一方向移動；

控制第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構使機器人的第二腳部接觸地面；

調整機器人重心，使機器人重心的地面投影點落於機器人的第一腳部和第二腳部中間。

優選的，所述第二腿部動作機構包括連接機器人腰部和第二大腿的第二髖關節、連接第二大腿和第二小腿的第二膝關節、連接第二小腿和第二腳部的第二踝關節，所述第二髖關節和第二膝關節固定在第二大腿兩端，所述第二踝關節固定在第二小腿上；

所述控制第二腿部動作機構使機器人的第二腳部向第一方向移動具體為：所述第二髖關節和第二膝關節逆時針轉動，所述第二踝關節順時針轉動。

優選的，所述第一腿部動作機構包括連接機器人腰部和第一大腿的第一髖關節、連接第一大腿和第一小腿的第一膝關節、連接第一小腿和第一腳部的第一踝關節，所述第一髖關節和第一膝關節固定在第一大腿兩端，所述第一踝關節固定在第一小腿上；

所述第二腿部動作機構包括連接機器人腰部和第二大腿的第二髖關節、連接第二大腿和第二小腿的第二膝關節、連接第二小腿和第二腳部的第二踝關節，所述第二髖關節和第二膝關節固定在第二大腿兩端，所述第二踝關節固定在第二小腿上；

所述控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的重心向地面靠近，具體為

所述第一髖關節、第一踝關節逆時針轉動，第一膝關節順時針轉動；第二髖關節、第二踝關節順時針轉動，第二膝關節逆時針轉動。

優選的，所述控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的第一腳部和第二腳部分別位於機器人重心投影點的兩側，具體的包括以下步驟：

調整機器人重心，使機器人重心的地面投影點落於機器人的第一腳部；

控制第二腿部動作機構使機器人的第二腳部向第二方向移動；

控制第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構使機器人的第二腳部接觸地面；

調整機器人重心，使機器人重心的地面投影點落於機器人的第二腳部；

控制第一腿部動作機構使機器人的第一腳部向第三方向移動，所述第三方向與所述第二方向反向；

控制第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構使機器人的第一腳部接觸地面。

機器人掉電防摔裝置，包括：

第一判斷模塊，用於判斷是否滿足掉電條件；

第一發送模塊，用於若滿足所述掉電條件，則發送第一控制信號至第一腿部動作機構和第二腿部動作機構；

第一控制模塊，用於根據所述第一控制信號控制第一腿部和第二腿部使機器人回正站立；

第二發送模塊，用於發送第二控制信號至第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構；

第二控制模塊，用於根據所述第二控制信號控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的第一腳部和第二腳部分別位於機器人重心的地面投影點的兩側；

第三控制模塊，用於控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的重心向地面靠近；

第二判斷模塊，用於判斷是否滿足停止條件；

第三發送模塊，用於若滿足所述停止條件，則發送第三控制信號至所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構；

第四控制模塊，用於根據所述第三控制信號使所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構停止動作。

優選的，所述第一判斷模塊具體用於判斷機器人的可用電量是否低於預設值或判斷機器人是否接收到關機控制信號。

機器人掉電防摔裝置，包括：

處理器以及用於存儲處理器可執行的指令的存儲器；

所述處理器被配置為：

判斷是否滿足掉電條件，若滿足所述掉電條件，則發送第一控制信號至第一腿部動作機構和第二腿部動作機構，控制第一腿部和第二腿部使機器人回正站立；

發送第二控制信號至第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構，控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的第一腳部和第二腳部分別位於機器人重心的地面投影點的兩側；

控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的重心向地面靠近；

判斷是否滿足停止條件，若滿足所述停止條件，則發送第三控制信號至所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構，使所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構停止動作。

掉電防摔機器人，包括上述任一項所述的機器人掉電防摔裝置。

相比現有技術，本發明的有益效果在於：在滿足掉電條件時，通過控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的第一腳部和第二腳部分別位於機器人重心的地面投影點的兩側，以提供較大的支撐面積，進一步通過降低機器人重心以增強機器人的穩定性能，防止機器人因為重心不穩而摔倒。

附圖說明

圖1是本發明實施例一提供的機器人掉電防摔方法的流程示意圖。

圖2a是機器人掉電防摔方法應用的動作示意圖之一。

圖2b是機器人掉電防摔方法應用的動作示意圖之二。

圖2c是機器人掉電防摔方法應用的動作示意圖之三。

圖3是本發明實施例二提供的機器人掉電防摔裝置的流程示意圖。

圖4是本發明實施例三提供的機器人掉電防摔裝置的流程示意圖。

具體實施方式

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

實施例一：

如圖2a-2c所示的機器人，包括機器人腰部100、第一腿部110第一腳部113、第二腿部120第二腳部123；第一腿部動作機構包括連接機器人腰部100和第一大腿111的第一髖關節1111、連接第一大腿111和第一小腿112的第一膝關節1112、連接第一小腿112和第一腳部113的第一踝關節1121；第二腿部動作機構包括連接機器人腰部100和第二大腿121的第二髖關節1211、連接第二大腿121和第二小腿122的第二膝關節1212、連接第二小腿122和第二腳部123的第二踝關節1221。通過第一腿部動作機構和第二腿部動作機構控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，也可以通過第一踝關節1121和第二踝關節1221調整第一腳部和第二腳部。此外機器人還多包括上身或手臂。機器人要保持平衡不摔倒，其重心需要根據姿態相應的調整，機器人的重心可以通過調節機器人的手臂、腰部、腿部等部位的姿態實現，如通過腰部的動作機構使機器人的上身前傾後傾等。

如圖1所示的機器人掉電防摔方法，包括以下步驟：

S110，判斷是否滿足掉電條件，若滿足所述掉電條件，則發送第一控制信號至第一腿部動作機構和第二腿部動作機構，控制第一腿部110和第二腿部120使機器人回正站立，如圖2a。

所述判斷是否滿足掉電條件，具體為判斷機器人的可用電量是否低於預設值或機器人是否接收到關機控制信號。當檢測到機器人的可用電量低於預設值或者機器人接收到關機控制信號時，機器人可能處於各種姿態，為了節省後面防摔動作程序執行的快速性，首先統一使機器人回正站立，然後執行防摔動作程序。

S120，發送第二控制信號至第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構，控制機器人的第一腿部110和/或第二腿部120，使機器人的第一腳部113和第二腳部123分別位於機器人重心的地面投影點的兩側。如圖2b，使機器人的第一腿部110和第二腿部120分別位於兩個方向上，對機器人提供較大面積的支撐面，防止摔倒。

進一步，步驟S120可以通過移動機器人的一條腿實現，也可以移動兩條腿實現；可以通過一次大幅度的運動實現，也可以通過多次小幅度的挪動實現。

通過移動機器人的一條腿實現所述控制機器人的第一腿部110或第二腿部120(以移動機器人的第一腿部110為例)，使機器人的第一腳部113和第二腳部123分別位於機器人重心投影點的兩側，具體的包括以下子步驟：

S1201，調整機器人重心，使機器人重心的地面投影點落於機器人的第一腳部113。

調整機器人重心，使機器人重心的地面投影點落於機器人的第一腳部113，具體的，調整機器人重心，使機器人重心移動，可以通過控制機器人的手臂、腰部、腿部等部位的姿態實現，如通過腰部的動作機構使機器人的上身前傾後傾等。以第一腳部113支撐機器人，下一步準備抬起第二腳部123。

S1202，控制第二腿部動作機構使機器人的第二腳部123向第一方向移動，即將第二腿部120向第一方向跨出去一步。

當機器人的第二髖關節1211和第二膝關節1212固定在第二大腿121兩端，所述第二踝關節1221固定在第二小腿122上時，所述控制第二腿部動作機構使機器人的第二腳部123向第一方向移動具體為：所述第二髖關節1211和第二膝關節1212逆時針轉動，所述第二踝關節1221順時針轉動。

需要注意，本文所述的逆時針、順時針是相對於圖2a-2c中第一腿部110在圖的左邊，第二腿部120在圖的右邊定義的，從其他視角看順時針逆時針可能會轉換。

S1203，控制第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構使機器人的第二腳部123接觸地面；第二腳部123準備作為機器人的支撐點。

S1204，調整機器人重心，使機器人重心的地面投影點落於機器人的第一腳部113和第二腳部123中間。

機器人重心的地面投影點落於機器人的第一腳部113和第二腳部123中間，這時，機器人的第一腳部113和第二腳部123之間形成一定的夾角，與機器人的重心形成穩定的三角形，支撐機器人防止摔倒。

在另一實施例中，通過移動機器人的兩條腿實現所述控制機器人的第一腿部110和第二腿部120，使機器人的第一腳部113和第二腳部123分別位於機器人重心投影點的兩側，具體的包括以下子步驟：

S1201』，調整機器人重心，使機器人重心的地面投影點落於機器人的第一腳部113；以第一腳部113支撐機器人，下一步準備抬起第二腳部123。

具體的，調整機器人重心，使機器人重心移動，可以通過控制機器人的手臂、腰部、腿部等部位的姿態實現，如通過腰部的動作機構使機器人的上身前傾後傾等。

S1202』，控制第二腿部動作機構使機器人的第二腳部123向第二方向移動；即將第二腿部120向第二方向跨出去一步。

S1203』，控制第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構使機器人的第二腳部123接觸地面；第二腳部123準備作為機器人的支撐點。

S1204』，調整機器人重心，使機器人重心的地面投影點落於機器人的第二腳部123；此時第一腳部113和第二腳部123之間距離比較小，如果要增大支撐的穩定性，需要繼續增大第一腳部113和第二腳部123之間的距離。以第二腳部123支撐機器人，下一步第一腳部113準備抬起。

S1205』，控制第一腿部動作機構使機器人的第一腳部113向第三方向移動，所述第三方向與所述第二方向反向；即將第一腿部110向第三方向跨出去一步。

S1206』，控制第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構使機器人的第一腳部113接觸地面。增大了第一腳部113和第二腳部123之間的距離，可以增大支撐的穩定性。

這時，機器人的第一腳部113和第二腳部123之間形成一定的夾角，與機器人的重心形成穩定的三角形，支撐機器人防止摔倒。

S130，控制機器人的第一腿部110和/或第二腿部120，使機器人的重心向地面靠近；降低機器人的重心。如圖2c，可以進一步增強機器人的穩定性，防止機器人因為重心不穩而摔倒。

當機器人的所述第一髖關節1111和第一膝關節1112固定在第一大腿111兩端，所述第一踝關節1121固定在第一小腿112上；所述第二髖關節1211和第二膝關節1212固定在第二大腿121兩端，所述第二踝關節1221固定在第二小腿122上時，所述控制機器人的第一腿部110和/或第二腿部120，使機器人的重心向地面靠近，具體為

所述第一髖關節1111、第一踝關節1121逆時針轉動，第一膝關節1112順時針轉動；第二髖關節1211、第二踝關節1221順時針轉動，第二膝關節1212逆時針轉動。

S140，判斷是否滿足停止條件，若滿足所述停止條件，則發送第三控制信號至所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構，使所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構停止動作。當機器人的重心下降到預設高度或下降了預設時間(例如3秒)，則認為防摔動作執行到位。如有關節接觸地面或支撐臺面，也認為滿足上述停止條件。

需要注意的是，上述分析為便於理解和節省篇幅，各關節固定的位置舉了一種例子，如果在此基礎上關節固定的位置發生了變化，應認為本領域技術人員有動機而且容易通過改變關節轉動的方向來實現腿部、腳部的相同動作。

本實施例提供的機器人掉電防摔方法，在滿足掉電條件時，通過控制機器人的第一腿部110和/或第二腿部120，使機器人的第一腳部113和第二腳部123分別位於機器人重心的地面投影點的兩側，以提供較大的支撐面積，進一步通過降低機器人重心以增強機器人的穩定性能，防止機器人因為重心不穩而摔倒。

所述第一方向和第二方向，可以指與機器人正面對應的前和後，也可以指左和右；相應的機器人的髖關節、膝關節、踝關節分別至少配置一個俯仰自由度或分別至少配置一個偏轉自由度。自由度一般由舵機來控制，舵機作為關節驅動元件。舵機是一種最早應用在航模與車模運動中的動力裝置，它的控制信號是一個脈寬調製信號，所以很方便和數字系統進行接口。只要能產生標準的控制信號的數字設備都可以用來控制舵機，比如PLC、單片機等。此類電機結構緊湊，便於安裝，輸出力矩大，穩定性好，控制簡單，所以舵機己經廣泛地應用於機器人領域。

在另一實施例中，機器人的腿部除了髖關節、膝關節、踝關節，還增設了一個關節，機器人掉電防摔方法的流程與上述方法大致相似，區別僅在於各關節轉動方向和幅度的改變。

實施例二：

如圖3所示的機器人掉電防摔裝置，包括：

第一判斷模塊11，用於判斷是否滿足掉電條件；具體的，所述第一判斷模塊11用於判斷機器人的可用電量是否低於預設值或判斷機器人是否接收到關機控制信號。

第一發送模塊12，用於若滿足所述掉電條件，則發送第一控制信號至第一腿部動作機構和第二腿部動作機構。

第一控制模塊13，用於根據所述第一控制信號控制第一腿部和第二腿部使機器人回正站立。

第二發送模塊14，用於發送第二控制信號至第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構。

第二控制模塊15，用於根據所述第二控制信號控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的第一腳部和第二腳部分別位於機器人重心的地面投影點的兩側。

第三控制模塊16，用於控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的重心向地面靠近。

第二判斷模塊17，用於判斷是否滿足停止條件。

第三發送模塊18，用於若滿足所述停止條件，則發送第三控制信號至所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構。

第四控制模塊19，用於根據所述第三控制信號使所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構停止動作。

本實施例中的裝置與前述實施例中的方法是基於同一發明構思下的兩個方面，在前面已經對方法實施過程作了詳細的描述，所以本領域技術人員可根據前述描述清楚地了解本實施中的系統的結構及實施過程，為了說明書的簡潔，在此就不再贅述。

為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種模塊分別描述。當然，在實施本發明時可以把各模塊的功能在同一個或多個軟體和/或硬體中實現。

通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可藉助軟體加必需的通用硬體平臺的方式來實現。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品可以存儲在存儲介質中，如ROM/RAM、磁碟、光碟等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。

描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的模塊或單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模塊或單元示意的部件可以是或者也可以不是物理模塊，既可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡模塊上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解並實施。

本發明可用於眾多通用或專用的計算系統環境或配置中。例如：個人計算機、伺服器計算機、手持設備或可攜式設備、平板型設備、多處理器系統、基於微處理器的系統、機頂盒、可編程的消費電子設備、網絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統或設備的分布式計算環境等等，如實施例三。

實施例三：

如圖4所示的永磁同步電機角度檢測裝置，包括：

處理器200以及用於存儲處理器200可執行的指令的存儲器300；

所述處理器200被配置為：

判斷是否滿足掉電條件，若滿足所述掉電條件，則發送第一控制信號至第一腿部動作機構和第二腿部動作機構，控制第一腿部和第二腿部使機器人回正站立；

發送第二控制信號至第一腿部動作機構和/或第二腿部動作機構，控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的第一腳部和第二腳部分別位於機器人重心的地面投影點的兩側；

控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的重心向地面靠近；

判斷是否滿足停止條件，若滿足所述停止條件，則發送第三控制信號至所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構，使所述第一腿部動作機構和第二腿部動作機構停止動作。

本實施例中的裝置與前述實施例中的方法是基於同一發明構思下的兩個方面，在前面已經對方法實施過程作了詳細的描述，所以本領域技術人員可根據前述描述清楚地了解本實施中的系統的結構及實施過程，為了說明書的簡潔，在此就不再贅述。

本實施例提供的機器人掉電防摔方法，在滿足掉電條件時，通過控制機器人的第一腿部和/或第二腿部，使機器人的第一腳部和第二腳部分別位於機器人重心的地面投影點的兩側，以提供較大的支撐面積，進一步通過降低機器人重心以增強機器人的穩定性能，防止機器人因為重心不穩而摔倒。

上述機器人掉電防摔裝置，可以應用於機器人尤其是雙足機器人，即掉電防摔機器人，也應屬於本發明的保護範圍。

本發明涉及的「第一」、「第二」和「第三」僅用於區別不同部件，不具備區分順序作用。本文所稱的「地面」可以是地面、桌面、臺面等與機器人兩腳接觸的平面。

對於本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬於本發明權利要求的保護範圍之內。