[发明专利]基于三轴加速度防摔保护的机器人及其控制方法

说明书

一种基于三轴加速度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；其控制系统包括存储单元、三轴加速度传感器、中央处理器、电源管理单元、驱动单元；三轴加速度传感器安装在每个关节上。方法是三轴加速度传感器实时采集各关节的三轴加速度平均值并和存储单元中的标准三轴加速度平均值比较，当差值至少有一个大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，通过控制系统自动调整机器人动作；当差值至少有一个大于第二阈值时就立刻启动保护系统，同时通过电源管理单元断开运动执行单元的电源。本发明具有自我保护能力好、可减少维修人员工作量、安全可靠、智能化程度高等特点，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，特别是一种基于三轴加速度防摔保护的机器人及其控制方法。

背景技术

随着工业4.0、人工智能技术、5G通信技术的快速发展，机器人产业得到迅猛发展，尤其是商用、服务、教育机器人的普及已经成为了趋势。但是，目前市场上常见的机器人，特别是双足机器人、人形机器人都存在一系列的缺陷，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。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于三轴加速度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自我保护能力很差的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种基于三轴加速度防摔保护的机器人控制方法，该方法是在基于三轴加速度防摔保护的机器人的每个机器人运动关节都安装有三轴加速度传感器，其中三轴加速度传感器采集参数包含X、Y、Z轴个方向的加速度值，机器人安装调试完成再通过三轴加速度传感器采集各个机器人运动关节的三轴加速度值并存储在存储单元中作为标准三轴加速度值，求取标准三轴加速度值平均值；在机器人运行中，三轴加速度传感器实时采集各机器人运动关节的实时三轴加速度，求取实时三轴加速度平均值，并将实时三轴加速度平均值和存储单元中的标准三轴加速度平均值实时比较，当差值至少有一个大于第一阈值且小于或等于第二阈值时，通过控制系统自动调整机器人动作，当差值至少有一个大于第二阈值时就立刻启动保护系统，同时通过电源管理单元断开运动执行单元的电源，当故障排除后进行复位操作，机器人所有系统自动恢复初始状态。

本发明的进一步技术方案是：该方法包括以下步骤：

a).机器人在完成调试时，通过三轴加速度传感器采集各个关节的三轴加速度值A1Xi、A1Yi、A1Zi（i为1、2…m，m为机器人运动关节的数量）存储在存储单元中并作为各个关节运行时的标准三轴加速度值，求取标准三轴加速度值平均值Z1i=(A1Xi+A1Yi+A1Zi)/3（i为1、2…m）；

b).机器人运行时，三轴加速度传感器实时采集运行时各组动作各个关节的实时三轴加速度值为A2Xi、A2Yi、A2Zi（i为1、2…m），求取实时三轴加速度值平均值Z2i=(A2Xi+A2Yi+A2Zi)/3（i为1、2…m）,进而与存储在存储单元中的标准三轴加速度平均值做比较，求取实时三轴加速度平均值与标准三轴加速度平均值的差值为Zi=|Z2i-Z1i|（i为1、2…m）；

c).当Zi（i为1、2…m）都小于或等于阈值H1i（i为1、2…m）时，机器人正常工作，保持监测状态，执行b) ；

d).当Zi（i为1、2…m）至少有一个大于第一阈值H1i（i为1、2…m）且小于或等于第二阈值H2i（i为1、2…m）时，由中央控制器输出相应电机控制信号，通过驱动单元A对误差值大于第一阈值H1i（i为1、2…m）且小于第二阈值阈值H2i（i为1、2…m）的关节电机进行调节，使其正常运行，重复执行步骤b)；