一种机器人防护架的制作方法

本发明涉一种自动防摔倒保护装置，具体涉及一种机器人防护架。

背景技术：
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足式机器人能够克服不规则和不平坦路面环境，突破了传统轮式和履带式机器人对于地面环境的限制。自本世纪初以来，美国波士顿移动公司相继展开了多款足式仿生机器人的研究，其产品卓越的越障、负载、自平衡和适应复杂环境的能力备受学术界关注，全球多个公司和科研团队相继展开足式机器人方面的研究。

目前针对足式机器人的研究整体上还处于起步阶段，在开发样机进行实验的过程中，由于算法和结构设计的不完善性，机器人经常面临摔倒、侧翻等风险。足式机器人结构复杂，加工设计研发成本极高，试验面临的风险极大增大足式机器人损坏的概率，且严重影响开发进度。现阶段，针对足式机器人实验一般采用人工方式进行保护，通过人工推动轮式移动支架跟随机器人完成试验。这种方式需要人力较多，且机器人不可控时，对试验人员存在一定危险性。因此，设计一种能够跟随足式机器人自主完成样机试验，在机器人失控状态下快速反应保护机器人的试验装置就显得尤为重要。

技术实现要素：
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本发明为解决目前足式机器人试验中易发生摔倒、侧翻等事故，提供了一种自动跟随足式机器人，失控状态下自动进行保护的实验装置，采取的技术方案是一种机器人防护架，所述防护架包括柱和框，其改进之处在于，所述框包括水平方向设置的至少上、下两层框，所述上层框设有水平梁，所述柱设有轮。

第一优选技术方案为，所述框为矩形框，所述水平梁的数目至少为2且彼此平行，所述梁与所述上层矩形框连接的两个平行边的连接点设有滑轮7，与所述滑轮7对应的下层框的边对应处的每一边上分别设有收线装置4，实现悬挂绳索3一端连接所述收线装置4，另一端绕过所述滑轮7后经所述梁与所述机器人连接。

第二优选技术方案为，所述框为圆形框，所述柱沿圆周均匀分布，所述梁平行设于上层圆形框，所述梁与所述上层圆形框连接点设有滑轮7，与所述滑轮7对应的下层圆形框的对应位置分别设有收线装置4，实现悬挂绳索3一端连接所述收线装置4，另一端绕过所述滑轮7后经所述梁与所述机器人连接。

第三优选技术方案为，所述轮为麦克纳姆轮，通过轮毂安装结构8安装于所述柱上，所述柱与所述轮间设有驱动电机，所述收线装置4间设有位置测量装置5，所述悬挂绳索3与所述梁连接处设有拉力传感器11，所述悬挂绳索3为钢索。

第四优选技术方案为，所述收线装置4包括收线盘13和收线电机14，所述位置检测装置包括摄像头15和控制单元16。

第五优选技术方案为，所述梁的数目至少为2，所述悬挂绳索3、所述滑轮7和所述收线装置4的数目相同，是所述梁数目的2倍。

第六优选技术方案为，所述轮毂安装支撑结构8采用钢结构焊接组成，所述钢由按质量百分比计的下述组分制得，钼Mo：22～62％；硼化铁FeB：9～40％；铬Cr：5.5～23％；镍Ni：4～30.5％；锰Mn：0.9～8％；碳C：0.1～1.1％；余量为铁Fe。

第七优选技术方案为，所述柱用按质量百分比计的下述组分复合材料制得，：聚丙烯60-79份，矿物粉体10-20份，支化聚丙烯5-10份，成核剂0.2-0.5份，抗氧剂0.2-1份，润滑剂0.5-1份，耐刮擦助剂1-5份，功能母粒3-10份。

第八优选技术方案为，所述框为合金框，由按质量百分比计的下述组分制得：镁39-44份；铝30-40份；钠3-7份；钨7-9份；碳2-5.5份；硫2-3份；磷9-16份；微量元素6-9份。

和最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、轮采用麦克纳姆轮，可以完成平移，原地旋转，移动中转弯等移动方式。

2、带有拉力传感器的绳索用于连接机器人和机架，绳索在正常实验过程中处于放松状态，在机器人发生侧翻或滑倒等不正常状态时，拉力传感器检测到绳索端拉力变化，收线装置自动收紧拉住机器人仿制翻倒。

3、包括收线盘和电机，用于意外发生时收紧绳索以及在机器人在掉电搬运过程中吊起机器人随实验装置移动。

4、设置位置检测传感器可以使用激光雷达或摄像头等环境感知装置，用于捕捉机器人位置以在正常实验状态下完成自动跟随。

5、特殊材料金属框的选用，节约了材料成本，更重要的是生产废渣的减少，极大地提高了产品表面光洁度，降低了表面处理工艺，提高了产品良率，使用效果佳。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为意外情况发生时本发明的工作状态图；

图3是本发明的控制机制流程图。

附图标记说明：

1-柱；2-轮；3-悬挂绳索；4-收线装置；5-位置测量装置；6-框；7-滑轮；8-轮毂安装支撑结构；9-驱动电机；10-拉力传感器；11-钢索；12-收线盘；13-收线电机；14-摄像头；15-控制单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明中一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所有获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。下面结合附图对本发明提供的技术方案做详细说明。

实施例一

如图1所示，为本发明的一种机器人防护架的结构示意图，防护架包括柱1和框6，框6包括水平方向设置的至少上、下两层框，上层框水平设有梁，柱1设有轮2，本发明的框为矩形框或圆形框或符合力学结构的任意形状的框，梁的数目至少为2且彼此平行，本实施例中以矩形框为例，梁与上层矩形框连接的两个平行边的连接点设有滑轮7，与滑轮7对应的下层框的边对应处的每一边上分别设有收线装置4，实现悬挂绳索3一端连接所述收线装置4，另一端绕过所述滑轮7后经所述梁与所述机器人连接。

若框为圆形框，则柱1沿圆周均匀分布，梁平行设于上层圆形框，梁与所述上层圆形框连接点设有滑轮7，与滑轮7对应的下层圆形框的对应位置分别设有收线装置4，实现悬挂绳索3一端连接所述收线装置4，另一端绕过所述滑轮7后经所述梁与所述机器人连接。

本发明选用轮2为麦克纳姆轮，通过轮毂安装结构8安装于柱1底端，柱1与轮2间设有驱动电机9，驱动电机9为轮2提供动力，实现其转动，收线装置4间设有位置测量装置5，位置测量装置5包括摄像头15和控制单元16，悬挂绳索3与梁连接处设有拉力传感器11，悬挂绳索3为钢索，带有拉力传感器11的悬挂绳索3用于连接机器人和防护架。

如图3所示，为本发明的控制机制流程图，开始工作时，将机器人与悬挂绳索3连接，在正常实验过程中悬挂绳索3处于放松状态，位置测量装置5与机器人位置对应设置，摄像头15检测机器人位置，判断机器人是否摔倒，，若机器人未摔倒，则防护架跟随机器人移动，直到接收停机指令后锁死驱动电机9，完成停机过程。

若在摄像头15检测时，发现机器人摔倒，则拉力传感器10判断拉力是否产生突变，若拉力未产生突变，则返回摄像头15检测机器人位置步骤，若拉力产生突变，则悬挂绳索3收紧，驱动电机9锁死，停机。

在机器人发生侧翻或滑倒等不正常状态时，拉力传感器11检测到绳索端拉力变化，收线装置4自动收紧拉住机器人仿制翻倒，收线装置4包括收线盘13和收线电机14，用于意外发生时收紧绳索以及在机器人在掉电搬运过程中吊起机器人随实验装置移动，机器人本体位置测量装置为位置检测传感器5，可以使用激光雷达或摄像头等环境感知装置，用于捕捉机器人位置以在正常实验状态下完成自动跟随。

本发明中梁的数目至少为2，所述悬挂绳索3、所述滑轮7和所述收线装置4的数目相同，是所述梁数目的2倍。

其中轮毂安装支撑结构8采用钢结构焊接组成，钢由按质量百分比计的下述组分制得，钼Mo：22～62％；硼化铁FeB：9～40％；铬Cr：5.5～23％；镍Ni：4～30.5％；锰Mn：0.9～8％；碳C：0.1～1.1％；余量为铁Fe。

其中柱用按质量百分比计的下述组分复合材料制得，聚丙烯60-79份，矿物粉体10-20份，支化聚丙烯5-10份，成核剂0.2-0.5份，抗氧剂0.2-1份，润滑剂0.5-1份，耐刮擦助剂1-5份，功能母粒3-10份。

其中框为合金框，由按质量百分比计的下述组分制得：镁39-44份；铝30-40份；钠3-7份；钨7-9份；碳2-5.5份；硫2-3份；磷9-16份；微量元素6-9份。

以下实施例中只改变轮毂安装支撑结构的组份配比，其他工艺条件不变，具体改变参数见下表：

以下实施例中只改变轮毂安装支撑结构的组份配比，其他工艺条件不变，具体改变参数见下表：

以下实施例中只改变框组份配比，其他工艺条件不变，具体改变参数见下表：

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可以对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。