机器人掉电防摔方法和装置及掉电防摔机器人与流程

本发明涉及机器人领域，特别涉及机器人掉电防摔方法和装置及掉电防摔机器人。

背景技术：

随着服务型机器人的迅猛发展，机器人越来越智能化。通过客户端的控制，即可实现机器人运动、唱歌及人机对话等。然而，现有技术中，当机器人尤其是双足机器人正在执行动作的过程中，突然掉电或没电时，机器人会因为重心不稳而摔倒，导致机器人内外部元件受损，甚至导致无法工作，如何避免这一缺陷是我们要解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于机器人掉电防摔方法和装置，其能解决现有技术中，当机器人尤其是双足机器人正在执行动作的过程中，突然掉电或没电时，机器人会因为重心不稳而摔倒，导致机器人内外部元件受损，甚至导致无法工作的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

机器人掉电防摔方法，包括以下步骤：

判断是否满足掉电条件，若满足所述掉电条件，则发送第一控制信号至第一腿部动作机构和第二腿部动作机构，控制第一腿部和第二腿部使机器人回正站立；

发送第二控制信号至第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构，控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的第一脚部和第二脚部分别位于机器人重心的地面投影点的两侧；

控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的重心向地面靠近；

判断是否满足停止条件，若满足所述停止条件，则发送第三控制信号至所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构，使所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构停止动作。

优选的，所述判断是否满足掉电条件，具体为判断机器人的可用电量是否低于预设值或机器人是否接收到关机控制信号。

优选的，所述控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的第一脚部和第二脚部分别位于机器人重心投影点的两侧，具体的包括以下步骤：

调整机器人重心，使机器人重心的地面投影点落于机器人的第一脚部；

控制第二腿部动作机构使机器人的第二脚部向第一方向移动；

控制第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构使机器人的第二脚部接触地面；

调整机器人重心，使机器人重心的地面投影点落于机器人的第一脚部和第二脚部中间。

优选的，所述第二腿部动作机构包括连接机器人腰部和第二大腿的第二髋关节、连接第二大腿和第二小腿的第二膝关节、连接第二小腿和第二脚部的第二踝关节，所述第二髋关节和第二膝关节固定在第二大腿两端，所述第二踝关节固定在第二小腿上；

所述控制第二腿部动作机构使机器人的第二脚部向第一方向移动具体为：所述第二髋关节和第二膝关节逆时针转动，所述第二踝关节顺时针转动。

优选的，所述第一腿部动作机构包括连接机器人腰部和第一大腿的第一髋关节、连接第一大腿和第一小腿的第一膝关节、连接第一小腿和第一脚部的第一踝关节，所述第一髋关节和第一膝关节固定在第一大腿两端，所述第一踝关节固定在第一小腿上；

所述第二腿部动作机构包括连接机器人腰部和第二大腿的第二髋关节、连接第二大腿和第二小腿的第二膝关节、连接第二小腿和第二脚部的第二踝关节，所述第二髋关节和第二膝关节固定在第二大腿两端，所述第二踝关节固定在第二小腿上；

所述控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的重心向地面靠近，具体为

所述第一髋关节、第一踝关节逆时针转动，第一膝关节顺时针转动；第二髋关节、第二踝关节顺时针转动，第二膝关节逆时针转动。

优选的，所述控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的第一脚部和第二脚部分别位于机器人重心投影点的两侧，具体的包括以下步骤：

调整机器人重心，使机器人重心的地面投影点落于机器人的第一脚部；

控制第二腿部动作机构使机器人的第二脚部向第二方向移动；

控制第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构使机器人的第二脚部接触地面；

调整机器人重心，使机器人重心的地面投影点落于机器人的第二脚部；

控制第一腿部动作机构使机器人的第一脚部向第三方向移动，所述第三方向与所述第二方向反向；

控制第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构使机器人的第一脚部接触地面。

机器人掉电防摔装置，包括：

第一判断模块，用于判断是否满足掉电条件；

第一发送模块，用于若满足所述掉电条件，则发送第一控制信号至第一腿部动作机构和第二腿部动作机构；

第一控制模块，用于根据所述第一控制信号控制第一腿部和第二腿部使机器人回正站立；

第二发送模块，用于发送第二控制信号至第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构；

第二控制模块，用于根据所述第二控制信号控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的第一脚部和第二脚部分别位于机器人重心的地面投影点的两侧；

第三控制模块，用于控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的重心向地面靠近；

第二判断模块，用于判断是否满足停止条件；

第三发送模块，用于若满足所述停止条件，则发送第三控制信号至所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构；

第四控制模块，用于根据所述第三控制信号使所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构停止动作。

优选的，所述第一判断模块具体用于判断机器人的可用电量是否低于预设值或判断机器人是否接收到关机控制信号。

机器人掉电防摔装置，包括：

处理器以及用于存储处理器可执行的指令的存储器；

所述处理器被配置为：

判断是否满足掉电条件，若满足所述掉电条件，则发送第一控制信号至第一腿部动作机构和第二腿部动作机构，控制第一腿部和第二腿部使机器人回正站立；

发送第二控制信号至第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构，控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的第一脚部和第二脚部分别位于机器人重心的地面投影点的两侧；

控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的重心向地面靠近；

判断是否满足停止条件，若满足所述停止条件，则发送第三控制信号至所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构，使所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构停止动作。

掉电防摔机器人，包括上述任一项所述的机器人掉电防摔装置。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：在满足掉电条件时，通过控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的第一脚部和第二脚部分别位于机器人重心的地面投影点的两侧，以提供较大的支撑面积，进一步通过降低机器人重心以增强机器人的稳定性能，防止机器人因为重心不稳而摔倒。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的机器人掉电防摔方法的流程示意图。

图2a是机器人掉电防摔方法应用的动作示意图之一。

图2b是机器人掉电防摔方法应用的动作示意图之二。

图2c是机器人掉电防摔方法应用的动作示意图之三。

图3是本发明实施例二提供的机器人掉电防摔装置的流程示意图。

图4是本发明实施例三提供的机器人掉电防摔装置的流程示意图。

具体实施方式

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

实施例一：

如图2a-2c所示的机器人，包括机器人腰部100、第一腿部110第一脚部113、第二腿部120第二脚部123；第一腿部动作机构包括连接机器人腰部100和第一大腿111的第一髋关节1111、连接第一大腿111和第一小腿112的第一膝关节1112、连接第一小腿112和第一脚部113的第一踝关节1121；第二腿部动作机构包括连接机器人腰部100和第二大腿121的第二髋关节1211、连接第二大腿121和第二小腿122的第二膝关节1212、连接第二小腿122和第二脚部123的第二踝关节1221。通过第一腿部动作机构和第二腿部动作机构控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，也可以通过第一踝关节1121和第二踝关节1221调整第一脚部和第二脚部。此外机器人还多包括上身或手臂。机器人要保持平衡不摔倒，其重心需要根据姿态相应的调整，机器人的重心可以通过调节机器人的手臂、腰部、腿部等部位的姿态实现，如通过腰部的动作机构使机器人的上身前倾后倾等。

如图1所示的机器人掉电防摔方法，包括以下步骤：

S110，判断是否满足掉电条件，若满足所述掉电条件，则发送第一控制信号至第一腿部动作机构和第二腿部动作机构，控制第一腿部110和第二腿部120使机器人回正站立，如图2a。

所述判断是否满足掉电条件，具体为判断机器人的可用电量是否低于预设值或机器人是否接收到关机控制信号。当检测到机器人的可用电量低于预设值或者机器人接收到关机控制信号时，机器人可能处于各种姿态，为了节省后面防摔动作程序执行的快速性，首先统一使机器人回正站立，然后执行防摔动作程序。

S120，发送第二控制信号至第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构，控制机器人的第一腿部110和/或第二腿部120，使机器人的第一脚部113和第二脚部123分别位于机器人重心的地面投影点的两侧。如图2b，使机器人的第一腿部110和第二腿部120分别位于两个方向上，对机器人提供较大面积的支撑面，防止摔倒。

进一步，步骤S120可以通过移动机器人的一条腿实现，也可以移动两条腿实现；可以通过一次大幅度的运动实现，也可以通过多次小幅度的挪动实现。

通过移动机器人的一条腿实现所述控制机器人的第一腿部110或第二腿部120(以移动机器人的第一腿部110为例)，使机器人的第一脚部113和第二脚部123分别位于机器人重心投影点的两侧，具体的包括以下子步骤：

S1201，调整机器人重心，使机器人重心的地面投影点落于机器人的第一脚部113。

调整机器人重心，使机器人重心的地面投影点落于机器人的第一脚部113，具体的，调整机器人重心，使机器人重心移动，可以通过控制机器人的手臂、腰部、腿部等部位的姿态实现，如通过腰部的动作机构使机器人的上身前倾后倾等。以第一脚部113支撑机器人，下一步准备抬起第二脚部123。

S1202，控制第二腿部动作机构使机器人的第二脚部123向第一方向移动，即将第二腿部120向第一方向跨出去一步。

当机器人的第二髋关节1211和第二膝关节1212固定在第二大腿121两端，所述第二踝关节1221固定在第二小腿122上时，所述控制第二腿部动作机构使机器人的第二脚部123向第一方向移动具体为：所述第二髋关节1211和第二膝关节1212逆时针转动，所述第二踝关节1221顺时针转动。

需要注意，本文所述的逆时针、顺时针是相对于图2a-2c中第一腿部110在图的左边，第二腿部120在图的右边定义的，从其他视角看顺时针逆时针可能会转换。

S1203，控制第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构使机器人的第二脚部123接触地面；第二脚部123准备作为机器人的支撑点。

S1204，调整机器人重心，使机器人重心的地面投影点落于机器人的第一脚部113和第二脚部123中间。

机器人重心的地面投影点落于机器人的第一脚部113和第二脚部123中间，这时，机器人的第一脚部113和第二脚部123之间形成一定的夹角，与机器人的重心形成稳定的三角形，支撑机器人防止摔倒。

在另一实施例中，通过移动机器人的两条腿实现所述控制机器人的第一腿部110和第二腿部120，使机器人的第一脚部113和第二脚部123分别位于机器人重心投影点的两侧，具体的包括以下子步骤：

S1201’，调整机器人重心，使机器人重心的地面投影点落于机器人的第一脚部113；以第一脚部113支撑机器人，下一步准备抬起第二脚部123。

具体的，调整机器人重心，使机器人重心移动，可以通过控制机器人的手臂、腰部、腿部等部位的姿态实现，如通过腰部的动作机构使机器人的上身前倾后倾等。

S1202’，控制第二腿部动作机构使机器人的第二脚部123向第二方向移动；即将第二腿部120向第二方向跨出去一步。

S1203’，控制第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构使机器人的第二脚部123接触地面；第二脚部123准备作为机器人的支撑点。

S1204’，调整机器人重心，使机器人重心的地面投影点落于机器人的第二脚部123；此时第一脚部113和第二脚部123之间距离比较小，如果要增大支撑的稳定性，需要继续增大第一脚部113和第二脚部123之间的距离。以第二脚部123支撑机器人，下一步第一脚部113准备抬起。

S1205’，控制第一腿部动作机构使机器人的第一脚部113向第三方向移动，所述第三方向与所述第二方向反向；即将第一腿部110向第三方向跨出去一步。

S1206’，控制第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构使机器人的第一脚部113接触地面。增大了第一脚部113和第二脚部123之间的距离，可以增大支撑的稳定性。

这时，机器人的第一脚部113和第二脚部123之间形成一定的夹角，与机器人的重心形成稳定的三角形，支撑机器人防止摔倒。

S130，控制机器人的第一腿部110和/或第二腿部120，使机器人的重心向地面靠近；降低机器人的重心。如图2c，可以进一步增强机器人的稳定性，防止机器人因为重心不稳而摔倒。

当机器人的所述第一髋关节1111和第一膝关节1112固定在第一大腿111两端，所述第一踝关节1121固定在第一小腿112上；所述第二髋关节1211和第二膝关节1212固定在第二大腿121两端，所述第二踝关节1221固定在第二小腿122上时，所述控制机器人的第一腿部110和/或第二腿部120，使机器人的重心向地面靠近，具体为

所述第一髋关节1111、第一踝关节1121逆时针转动，第一膝关节1112顺时针转动；第二髋关节1211、第二踝关节1221顺时针转动，第二膝关节1212逆时针转动。

S140，判断是否满足停止条件，若满足所述停止条件，则发送第三控制信号至所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构，使所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构停止动作。当机器人的重心下降到预设高度或下降了预设时间(例如3秒)，则认为防摔动作执行到位。如有关节接触地面或支撑台面，也认为满足上述停止条件。

需要注意的是，上述分析为便于理解和节省篇幅，各关节固定的位置举了一种例子，如果在此基础上关节固定的位置发生了变化，应认为本领域技术人员有动机而且容易通过改变关节转动的方向来实现腿部、脚部的相同动作。

本实施例提供的机器人掉电防摔方法，在满足掉电条件时，通过控制机器人的第一腿部110和/或第二腿部120，使机器人的第一脚部113和第二脚部123分别位于机器人重心的地面投影点的两侧，以提供较大的支撑面积，进一步通过降低机器人重心以增强机器人的稳定性能，防止机器人因为重心不稳而摔倒。

所述第一方向和第二方向，可以指与机器人正面对应的前和后，也可以指左和右；相应的机器人的髋关节、膝关节、踝关节分别至少配置一个俯仰自由度或分别至少配置一个偏转自由度。自由度一般由舵机来控制，舵机作为关节驱动元件。舵机是一种最早应用在航模与车模运动中的动力装置，它的控制信号是一个脉宽调制信号，所以很方便和数字系统进行接口。只要能产生标准的控制信号的数字设备都可以用来控制舵机，比如PLC、单片机等。此类电机结构紧凑，便于安装，输出力矩大，稳定性好，控制简单，所以舵机己经广泛地应用于机器人领域。

在另一实施例中，机器人的腿部除了髋关节、膝关节、踝关节，还增设了一个关节，机器人掉电防摔方法的流程与上述方法大致相似，区别仅在于各关节转动方向和幅度的改变。

实施例二：

如图3所示的机器人掉电防摔装置，包括：

第一判断模块11，用于判断是否满足掉电条件；具体的，所述第一判断模块11用于判断机器人的可用电量是否低于预设值或判断机器人是否接收到关机控制信号。

第一发送模块12，用于若满足所述掉电条件，则发送第一控制信号至第一腿部动作机构和第二腿部动作机构。

第一控制模块13，用于根据所述第一控制信号控制第一腿部和第二腿部使机器人回正站立。

第二发送模块14，用于发送第二控制信号至第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构。

第二控制模块15，用于根据所述第二控制信号控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的第一脚部和第二脚部分别位于机器人重心的地面投影点的两侧。

第三控制模块16，用于控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的重心向地面靠近。

第二判断模块17，用于判断是否满足停止条件。

第三发送模块18，用于若满足所述停止条件，则发送第三控制信号至所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构。

第四控制模块19，用于根据所述第三控制信号使所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构停止动作。

本实施例中的装置与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施中的系统的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块或单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或单元示意的部件可以是或者也可以不是物理模块，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等，如实施例三。

实施例三：

如图4所示的永磁同步电机角度检测装置，包括：

处理器200以及用于存储处理器200可执行的指令的存储器300；

所述处理器200被配置为：

判断是否满足掉电条件，若满足所述掉电条件，则发送第一控制信号至第一腿部动作机构和第二腿部动作机构，控制第一腿部和第二腿部使机器人回正站立；

发送第二控制信号至第一腿部动作机构和/或第二腿部动作机构，控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的第一脚部和第二脚部分别位于机器人重心的地面投影点的两侧；

控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的重心向地面靠近；

判断是否满足停止条件，若满足所述停止条件，则发送第三控制信号至所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构，使所述第一腿部动作机构和第二腿部动作机构停止动作。

本实施例中的装置与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施中的系统的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。

本实施例提供的机器人掉电防摔方法，在满足掉电条件时，通过控制机器人的第一腿部和/或第二腿部，使机器人的第一脚部和第二脚部分别位于机器人重心的地面投影点的两侧，以提供较大的支撑面积，进一步通过降低机器人重心以增强机器人的稳定性能，防止机器人因为重心不稳而摔倒。

上述机器人掉电防摔装置，可以应用于机器人尤其是双足机器人，即掉电防摔机器人，也应属于本发明的保护范围。

本发明涉及的“第一”、“第二”和“第三”仅用于区别不同部件，不具备区分顺序作用。本文所称的“地面”可以是地面、桌面、台面等与机器人两脚接触的平面。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。