[发明专利]基于运动姿态防摔保护的机器人及其控制方法

说明书

一种基于运动姿态防摔保护的机器人及其控制方法，涉及一种机器人及其控制方法，机器人具有与人体运动关节一致的机器人运动关节，其控制系统包括单片机、安装在各个关节上的运动姿态传感器；单片机包括信号采集单元、存储单元、中央处理器、电源管理单元、驱动单元A、驱动单元B。方法是在机器人运行中，运动姿态传感器实时采集各个关节的实时运动姿态值，控制系统将该实时运动姿态值与标准运动姿态值作比较，当偏差超过阈值时，立刻启动保护系统防止机器人摔倒，同时断开运动执行模块的各个电机电源。本发明可防止机器人受到碰撞损坏或掉电摔倒，具有性能可靠、减少维修人员工作量、安全可靠、智能化程度高、结构简单等特点，易于推广使用。

技术领域

本发明涉及一种机器人及其控制方法，特别是一种基于运动姿态防摔保护的机器人及其控制方法。

背景技术

市场上常见的机器人都存在一系列的缺陷，特别是双足机器人、人形机器人，主要存在以下不足：1．机器人在运行时，如果发生因人为剧烈碰撞或者意外剧烈碰撞或者突然掉电或没电时因重心不稳而摔倒，其供电系统一直处于工作状态，很容易造成电机负载过大而烧坏、电机齿轮崩裂、电源漏电、控制系统紊乱、甚至机身结构产生形变等问题，自我保护能力很差；2. 由于机器人在运行时非常容易损坏和摔倒，进而增加了维护人员的工作量和用户的成本，造成能源的损耗，用户安全得不到保障。

授权公告号为CN107962595B发明专利公开了一种机器人倒地保护系统及方法，该机器人采用平衡感应模块和碰撞检测模块采集信号，当平衡信号和/或碰撞的强度信号高于阈值就报警；当平衡信号高于阈值才对碰撞的强度信号进行判断是否高于碰撞强度阈值，只有平衡信号和碰撞的强度信号都高于阈值才进行断电；而且发送求助信息包括地图位置信息、图像信息以及声音信息的至少一种；采用这样的方法存在的缺陷主要有：1.当人形机器人跳舞时，做翻滚动作或者倒立动作，平衡感应模块采集的平衡信号就会超过阈值，立刻发送报警信号，严重阻碍人形机器人做高难度动作；2. 只有平衡信号和碰撞的强度信号都高于阈值才进行断电，只能对碰撞起到保护作用，无法对机器人运行时突然掉电摔倒起到保护，这是因为突然供电不足自己摔倒，平衡信号高于阈值，碰撞信号低于超过阈值，只有机器人摔倒和地面发生碰撞时，碰撞信号才高于阈值；3.发送的求助信号只精准到位置信息，没有办法精准到每个电机，增加检修人员工作量；4.当平衡信号和碰撞的强度信号都高于阈值直接断电，只是起到防止机器人燃烧，无法对电机、齿轮和机身起到保护，因为直接断电机器人立刻摔倒，电机和齿轮很容易损坏，甚至机身结构产生形变。

授权公告号为CN106737682B发明专利又公开了一种机器人掉电防摔方法和装置及掉电防摔机器人，该方法是检测到机器人电量低于阈值后，调整机器人重心慢慢收缩，因此这个方法只是针对供电不足做保护，无法对机器人被碰撞摔倒做保护，同时该方法只能对供电稍微不足起到保护，电源用久了之后，可能突然掉电很厉害甚至只有微弱的电，电源无法满足调整机器人重心慢慢收缩保护的动作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于运动姿态防摔保护的机器人及其控制方法，以解决现有机器人存在的因人为碰撞，或者电池掉电，或者电池损坏倒地等剧烈撞击造成电机烧坏、电机齿轮崩裂、电源漏电、控制系统紊乱、甚至机身结构产生形变的不足之处。