[发明专利]一种助行机器人及组合式智能控制方法

权利要求书

1.一种助行机器人，其特征在于，包括：手柄（1）、半圆弧机构（2）、球关节（3）、半U型架（4）、机器人躯干（5）、外展式支撑结构（6）、全向底盘（7）；

所述手柄（1）用于使用者握扶，传递用户运动意图；所述半圆弧机构（2）用于防跌倒缓冲和人机交互时的高度与角度调节；所述球关节（3）用于驱动半圆弧机构（2）运动；所述半U型架（4）用于使用者前臂支撑；所述机器人躯干（5）用于实现数据的采集、数据的处理、数据的传输和运动控制；所述外展式支撑结构（6）用于防护向后跌倒；所述全向底盘（7）用于带动机器人360°全向运动；

当采用两台所述助行机器人组合使用时，通过所述球关节、半U型架（4）和外展式支撑结构（6）的配合，帮助用户实现站-坐-站的姿态循环变换。

2.如权利要求1所述的助行机器人，其特征在于，所述半圆弧机构（2）包括：急停开关、法兰盘和六维力传感器；

所述急停开关位于右上侧，用于突发或意外情况下停止机器人的运动；所述法兰盘与所述球关节（3）和所述六维力传感器相连；所述六维力传感器与所述机器人躯干（5）相连，用于测量用户握手柄的力数据。

3.如权利要求1所述的助行机器人，其特征在于，所述机器人躯干（5）包括：全向底盘控制板、全向底盘驱动板、锂电池电压控制板、数据采集模块、微电脑、锂电池、激光测距仪、槽型架、伸缩杆、两侧侧板、底部隔板、中间隔板、上部隔板和后部侧板；

两根伸缩杆固定在两侧侧板上，且伸缩杆可调节长度；

两侧侧板与后部侧板、中间隔板、上部隔板及底部隔板固连；

上部隔板上固定有全向底盘控制板和全向底盘驱动板、锂电池电压控制板，全向底盘控制板与微电脑和全向底盘驱动板相连，接收微电脑的分析处理后的数据，向全向底盘驱动板传输对应的PWM波，全向底盘驱动板输出电压给电机，控制电机运动的速度和方向，而锂电池电压控制板与锂电池、全向底盘控制板和全向底盘驱动板相连，用于将锂电池电压转换为24V电压，对全向底盘控制板和全向底盘驱动板进行供电；

中间隔板上固定有微电脑和数据采集模块，数字采集模块接收调理电路处理后的力数据，传输给微电脑，微电脑用于实现数据的收集、处理和分发；

底部隔板上固定有锂电池和激光测距仪，锂电池用于提供机器人的电源输入，激光测距仪与微电脑相连，用于测量腿部数据用以识别用户运动意图，同时测量两机器人的位置和速度差用以实现跟随和协同运动模式。

4.如权利要求3所述的助行机器人，其特征在于，所述外展式支撑结构（6）包括：电动气缸，支架和全向轮；所述电动气缸和所述支架与机器人躯干（5）的后部侧板相连接，所述电动气缸用于控制外展式支撑机构（6）的收叠和展开。

5.如权利要求1所述的助行机器人，其特征在于，所述全向底盘（7）与机器人躯干（5）底部中心相连，所述全向底盘（7）固定架成“Y”型，相互夹角成120°。

6.一种基于权利要求3所述的助行机器人的智能控制方法，采用两个助行机器人，实现跟随式运动模式；其特征在于，包括下述步骤：

S11：当获得使用者的运动意图时，主机器人中的半弧形结构（2）上的六维力传感器产生力数据，经过机器人躯干（5）的调理电路数据调理，传输给数据采集模块，然后通过USB传输给微电脑，微电脑经过串口将数据传输给全向底盘控制板，全向底盘控制板产生PWM波发送给全向底盘驱动板，电机工作，全向轮转动，主机器人按使用者意图运动；

S12：通过从机器人躯干（5）的激光测距仪检测主机器人与从机器人之间的实时速度和运动方向的差；

S13：从机器人中运动控制系统根据所述实时速度和运动方向的差进行位置和速度的补偿校正，使得从机器人运动与主机器人保持一致，实现双机器人跟随式运动。