一种防侧翻的机器人的制作方法

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种防侧翻的机器人。

背景技术

目前，机器人在所服务的场合(例如银行、机场、火车站、商场等)，一般具有引路、导航功能以及自动回充功能(机器人自主自动到指定地点进行充电)。这两项功能都依赖于机器人能够获取定位信息，定位信息一般由激光雷达或者uwb(ultrawideband，无载波通信)系统提供，依靠定位信息，机器人可以实时知道本体所在的具体位置，从而可以通过算法规划出到达目的地的路径。但是，在某些情况下，定位系统会失效，提供不了或者提供了错误的定位信息，可能随机性地导致机器人会接近一些不允许进入的区域(例如电扶梯、台阶、上坡或下坡)，这些区域对机器人的危害是容易导致机器人侧翻。因为机器人属于高精密的设备，侧翻会导致机器人受损。所以很有必要提供一种机制对机器人进行保护，让机器人在感知到进入到危险区域的初期采取措施，防止机器人的侧翻。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种防侧翻的机器人，以解决现有技术中由于定位错误导致机器人侧翻从而受损的问题。

本发明的实施例提供了一种防侧翻的机器人，包括机器人本体，机器人本体中设有底座、用于检测底座的倾斜角度的重力加速度传感器、主控模块、预设数量的电控伸缩支腿和驱动轮。

主控模块分别与重力加速度传感器、电控伸缩支腿和驱动轮连接，预设数量的电控伸缩支腿沿底座的周侧均匀分布，每个电控伸缩支腿的顶端与底座的底面固定连接，每个电控伸缩支腿的底端与对应的驱动轮连接。

在一个实施例中，主控模块包括倾斜角监测单元和姿态控制单元，倾斜角监测单元分别与姿态控制单元和重力加速度传感器连接，姿态控制单元分别与电控伸缩支腿和驱动轮连接。

在一个实施例中，驱动轮内设置有驱动控制单元、轮毂电机、转向电机以及用于制动驱动轮的制动器，驱动控制单元分别与轮毂电机、转向电机和制动器连接，驱动控制单元与主控模块连接。

在一个实施例中，驱动轮内还设置有信号反馈单元，信号反馈单元分别与轮毂电机、转向电机、制动器和主控模块连接。

在一个实施例中，电控伸缩支腿为可上下伸缩的电动推杆。

在一个实施例中，电控伸缩支腿为多个支杆两两首尾相互较接形成的折叠结构，折叠结构上设置有可使多个支杆收缩或者伸展的支腿驱动装置，支腿驱动装置与主控模块连接。

在一个实施例中，机器人本体上还设有用于测量机器人的转向角度和转向角速度的转向角度检测传感器，转向角度检测传感器与主控模块连接。

在一个实施例中，机器人本体上还设有用于测量前方障碍物距离的避障传感器，避障传感器与主控模块连接。

在一个实施例中，机器人本体上还设有与主控模块连接的语音模块。

在一个实施例中，机器人本体上还设有与主控模块连接的无线通信模块。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过重力加速度传感器测量出底座相对于水平面的倾斜角度，并将倾斜角度发送至主控模块，主控模块根据倾斜角度控制机器人的运动状态。从而防止机器人在斜坡上行进导致的倾翻，保护机器人本体的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一个实施例所提供的防侧翻的机器人的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例所提供的防侧翻的机器人的模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。

图1示出了本发明的一个实施例所提供的一种防侧翻的机器人的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本发明一实施例所提供的一种防侧翻的机器人，包括机器人本体100，机器人本体100中设有底座110、用于检测底座110的倾斜角度的重力加速度传感器120、主控模块130、预设数量的电控伸缩支腿140和驱动轮150。

主控模块130分别与重力加速度传感器120、电控伸缩支腿140和驱动轮150连接，预设数量的电控伸缩支腿140沿底座110的周侧均匀分布，每个电控伸缩支腿140的顶端与底座110的底面固定连接，每个电控伸缩支腿140的底端与对应的驱动轮150连接。

在本实施例中，重力加速度传感器120通过测量由于重力引起的重力加速度，可以得出底座110相对于水平面的倾斜角度，并将倾斜角度发送至主控模块130，主控模块130根据倾斜角度控制机器人的运动状态。从而防止机器人在斜坡上行进导致的倾翻，保护机器人本体100的安全。

在一个实施例中，当主控模块130检测到倾斜角度高于预设阈值时，控制机器人减速或者向后退或者转向运动，具体地，主控模块130可以控制驱动轮150减小转速或反向转动，或者主控模块130控制驱动轮150转动预设角度以使机器人朝另一方向运动。

在一个实施例中，当主控模块130检测到倾斜角度高于预设阈值时，控制处于高位的电控伸缩支腿140缩短或者处于低位的电控伸缩支腿140伸长。其中，处于高位的电控伸缩支腿140可以为底盘上距其最高点预设距离或者预设夹角范围内的电控伸缩支腿140，缩短长度可以为底盘直径*sin(倾斜角度)±预设波动值。处于低位的电控伸缩支腿140可以为底盘上距其最低点预设距离或者预设夹角范围内的电控伸缩支腿140，伸长长度可以为底盘直径*sin(倾斜角度)±预设波动值。

以一个具体应用场景为例，当机器人前方是一个斜坡时(上斜坡或者下斜坡)，机器人在从水平面上运动到斜坡上的过程中，会因为斜坡原因逐渐开始倾斜，主控模块130实时监控重力加速度传感器120测量的倾斜角度，可以判断机器人是否发生倾斜。当主控模块130检测到倾斜角度高于预设阈值时，开始触发机器人减速或者向后退，从而防止机器人继续在斜坡上继续向前运动导致的倾翻。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，主控模块130包括倾斜角监测单元131和姿态控制单元132，倾斜角监测单元分别与姿态控制单元和重力加速度传感器120连接，姿态控制单元分别与电控伸缩支腿140和驱动轮150连接。

本实施例中，倾斜角监测单元获取重力加速度传感器120测量得到的倾斜角度，并将倾斜角度发送至姿态控制单元。姿态控制单元根据倾斜角度计算机器人的运动姿态，并通过控制电控伸缩支腿140的长短与驱动轮150的转速以及转动方向来调整姿态。其中，姿态控制单元计算机器人的运动姿态包括获取底盘的最高点和最低点等。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，驱动轮150内设置有驱动控制单元151、轮毂电机152、转向电机153以及用于制动驱动轮150的制动器154，驱动控制单元151分别与轮毂电机152、转向电机153和制动器154连接，驱动控制单元151与主控模块130连接。

本实施例中，主控模块130通过驱动控制单元151发送驱动信号至轮毂电机152，主控模块130通过驱动控制单元151发送转向信号至转向电机153，主控模块130通过驱动控制单元151发送制动信号至制动器154。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，驱动轮150内还设置有信号反馈单元155，信号反馈单元155分别与轮毂电机152、转向电机153、制动器154和主控模块130连接。

本实施例中，信号反馈单元155获取轮毂电机152、转向电机153和制动器154的运动数据发送至主控模块130，以使主控模块130监测驱动轮150的运动状态。

可选地，信号反馈单元155包括：用于获取轮毂电机152的转速并与轮毂电机152连接的第一编码器、用于获取转向电机153的转速并与转向电机153连接的第二编码器，以及用于获取制动器154的制动位置并与制动器154连接的压力检测器。

在本发明的一个实施例中，电控伸缩支腿140为可上下伸缩的电动推杆。

在本发明的一个实施例中，电控伸缩支腿140为多个支杆两两首尾相互较接形成的折叠结构，折叠结构上设置有可使多个支杆收缩或者伸展的支腿驱动装置，支腿驱动装置与主控模块130连接。

在一个实施例中，支腿为多个支杆两两首尾相互较接形成的w式波浪状折叠结构，支腿上设置可使多个支杆收缩成w式波浪状折叠结构或展开成一个接近长直杆结构的支腿驱动装置。

在一个实施例中，支腿驱动装置可以是一个液压泵，支杆作为一个液压活塞杆，在支杆内设置液压管道，支杆相互较接处设置一个液压旋转阀件，液压泵工作时即可实现多个支腿的收缩或伸展。

在一个实施例中，支腿驱动装置也可以是多个支杆相互较接的较接点处设置的驱动电机，较接点处设置的驱动电机动作实现多个支腿的收缩或伸展。

在一个实施例中，支杆为电动式或电动液压式可伸缩杆，当支腿由w式的波浪折叠形状展开成长直杆形状后，支杆本身的长度变化，可以进一步延长多个支腿展开后的长度。

在一个实施例中，机器人包括三个或者三个以上的电控伸缩支腿140，电控伸缩支腿140沿底面的周边均匀分布。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，机器人本体100上还设有用于测量机器人的转向角度和转向角速度的转向角度检测传感器160，转向角度检测传感器160与主控模块130连接。

本实施例中，转向角度检测传感器160设置在机器人的侧壁上，测量机器人的转向角度和转向角速度并将测量数据反馈到主控模块130。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，机器人本体100上还设有用于测量前方障碍物距离的避障传感器170，避障传感器170与主控模块130连接。

本实施例中，避障传感器170设有多个，均匀分布在机器人的侧壁上，测量前方障碍物的距离并将测量数据反馈到主控模块130。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，机器人本体100上还设有与主控模块130连接的语音模块180。

语音模块180用于实现机器人的语音播放和语音控制。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，机器人本体100上还设有与主控模块130连接的无线通信模块190。

无线通信模块190用于实现机器人与终端设备的无线通信。

在一个实施例中，机器人本体100上还设有触摸显示屏、摄像头和电池。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。