一种防倾倒预警型装置及防倾倒预警型机器人的制作方法

技术领域：

本实用新型属于防倾倒机器人设备技术领域，涉及一种安装有防倾倒结构的机器人，具体涉及一种防倾倒预警型装置及防倾倒预警型机器人。

背景技术：
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机器人(robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作；机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成，机器人在运转过程中，遇到障碍或者遭受冲击，会有发生倾倒的危险，机器人摔倒对机器人会造成很大的损害。

在现有技术中，公开号为cn204844186u的中国专利，公开了一种餐厅送餐机器人防倾倒装置，该餐厅送餐机器人防倾倒装置设置在餐厅送餐机器人的下部，包括支撑板、配重块、支架和推送机构，所述支撑板固定设置在餐厅送餐机器人的底座上，所述支架固定在支撑板上，所述推送机构设置在支架上，所述配重块滑动连接在推送机构上，该配重块的滑动方向沿送餐机器人的直线行走方向，配重块的重心设置在送餐机器人的重心的正下方。本实用新型所述的一种餐厅送餐机器人防倾倒装置中，采用配重块设计来进行平衡作用，当送餐机器人突遇障碍物时，在惯性的作用下，机器人中心前倾，推送机构会将配重块向后推送平衡机器人因重心前移造成的倾斜，由此防止送餐机器人倾倒；公开号为cn107263486a的中国专利，公开了一种机器人防倾倒装置，包括倾斜角度获取模块、处理器、编码器、驱动电机和支撑臂，其中，倾斜角度获取模块，用于获取机器人的倾斜角度；处理器，用于判断倾斜角度是否大于预设值，若是，则输出电机控制信号，若否，则重新获取倾斜角度；编码器，用于获取所述驱动电机的旋转角度和速度，并发送至所述处理器；驱动电机，用于根据电机控制信号调整支撑臂的位置；支撑臂，用于对机器人进行支撑。

总而言之，目前为防止机器人倾倒，一般在机器人上附加防倾倒装置，降低了机器人运行的灵活性，增加了机器人制造的成本，机器人本身的负担也显著提高，运行功耗增大；当机器人出现倾倒危险时，不容易被发现，使用者不能够及时采取措施将机器人扶正。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于克服现有设备存在的缺点，针对现有机器人倾倒易损坏、现有附加防倾倒结构的机器人灵活性降低、运行功耗增大、出现倾倒可能性时不能发出预警等不足，设计一种防倾倒预警型装置及防倾倒预警型机器人。

为实现上述目的，本实用新型涉及一种防倾倒预警型装置，其主体结构包括mcu、倾斜开关、led显示屏、语音控制板、继电器、运动电机和电源；其中mcu采用现有微处理器结构，mcu用于获取倾倒预警信息并控制继电器的开闭；mcu通过gpio与倾斜开关连接通讯，倾斜开关采用角度传感器结构；mcu通过iic结构与led显示屏连接通讯；mcu通过uart串口与语音控制板连接通讯；mcu通过gpio与继电器连接通讯；继电器与运动电机电性连接；mcu与电源电性连接。

本实用新型所述的倾斜开关偏离垂直位置15-17度以上时发出预警信息。

本实用新型所述的一种应用防倾倒预警型装置的防倾倒预警型机器人，倾斜开关安装在机器人的头部壳体内壁上，led显示屏安装在机器人头部前侧；mcu、led显示屏、语音控制板、继电器、运动电机和电源均采用机器人自身装配的器件构建防倾倒预警结构。

本实用新型与现有技术相比，所设计的防倾倒预警型装置的结构合理，感应灵敏，所设计的防倾倒预警型机器人改造成本低，功耗小，所附加安装的防倾倒结构不会影响机器人的灵活运动，应用前景广阔。

附图说明：

图1为本实用新型涉及的防倾倒预警型装置的结构原理示意框图。

图2为本实用新型涉及的防倾倒预警型机器人的结构原理示意图。

图3为本实用新型涉及的防倾倒预警型机器人的防倾倒工艺流程框图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的一种防倾倒预警型装置，其主体结构包括mcu1、倾斜开关2、led显示屏3、语音控制板4、继电器5、运动电机6和电源7；其中mcu1采用现有微处理器结构，mcu1用于获取倾倒预警信息并控制继电器5的开闭；mcu1通过gpio与倾斜开关2连接通讯(gpio是通用型之输入输出的简称，功能类似8051的p0—p3，其接脚可以供使用者由程控自由使用。)，倾斜开关2采用角度传感器结构，倾斜开关2用于检测机器人8的倾斜角度，当机器人8的倾斜角度达到机器人8保持站立的最大倾斜角度时，倾斜开关2向mcu1发送倾倒预警信息；mcu1通过iic结构与led显示屏3连接通讯(iic是一种总线结构，又称为i2c串行总线，一般有两根信号线，一根是双向的数据线sda，另一根是时钟线scl。)；led显示屏3用于通过表情显示机器人8存在倾倒危险；mcu1通过uart串口与语音控制板4连接通讯(uart全称为通用异步收发传输器)；语音控制板4用于发出存在倾倒危险的语音提示；mcu1通过gpio与继电器5连接通讯；继电器5用于接受mcu1的控制实现运动电机6的运行与停止，进而控制机器人8的行走与停止；继电器5与运动电机6电性连接；运动电机6用于驱动机器人8运转；mcu1与电源7电性连接。

本实施例涉及的倾斜开关2采用一种结构简单、使用方便、安全可靠的角度触感器，垂直悬挂的倾斜开关2在受到外力作用，偏离垂直位置15～17度以上时，倾斜开关2内部的触点动作，常闭触点打开或常开触点闭合，进而产生倾倒预警信号；当外力撤消后，倾斜开关2恢复垂直状态，常闭触点复位闭合或常开触点断开；利用倾斜开关内触点开合的变化来判断机器人8等设备的工作情况，当存在倾斜危险时便于及时采取措施，保护机器人8或其他设备安全。

实施例2：

本实施例涉及的一种应用防倾倒预警型装置的防倾倒预警型机器人，倾斜开关2安装在机器人8的头部壳体内壁上，led显示屏3安装在机器人8头部前侧；mcu1、led显示屏3、语音控制板4、继电器5、运动电机6和电源7均采用机器人8自身装配的器件构建防倾倒预警结构，节约成本，不影响机器人8自身运转的灵活性。

本实施例涉及的防倾倒预警型机器人的防倾倒预警过程为：

(1)机器人8运行后，倾斜开关2持续检测机器人8的倾斜角度；

(2)如果倾斜开关2检测到机器人8不存在角度异常时则继续检测，如果倾斜开关2检测到机器人8倾斜角度达到机器人8最大安全倾斜角时，倾斜开关2向mcu1发送倾倒预警信息；机器人8最大安全倾斜角由机器人8自身结构确定；

(3)mcu1获取倾倒预警信息后控制继电器5关闭，运动电机6锁定停止运动，防止机器人8倾倒；

(4)同时，mcu1控制led显示屏3显示“惊恐”的表情，并向语音控制板4发送语音报警消息，语音控制板4控制机器人8说出“吓死宝宝了”的语音提示。

技术特征：

1.一种防倾倒预警型装置，其特征在于：主体结构包括mcu、倾斜开关、led显示屏、语音控制板、继电器、运动电机和电源；其中mcu采用微处理器结构，mcu通过gpio与倾斜开关连接通讯，倾斜开关采用角度传感器结构；mcu通过iic结构与led显示屏连接通讯；mcu通过uart串口与语音控制板连接通讯；mcu通过gpio与继电器连接通讯；继电器与运动电机电性连接；mcu与电源电性连接。

2.根据权利要求1所述的防倾倒预警型装置，其特征在于：所述的倾斜开关偏离垂直位置15-17度以上时发出预警信息。

3.根据权利要求1或2所述的防倾倒预警型装置，其特征在于：所述防倾倒预警型装置应用安装于防倾倒预警型机器人中，其中倾斜开关安装在机器人的头部壳体内壁上，led显示屏安装在机器人头部前侧；mcu、led显示屏、语音控制板、继电器、运动电机和电源均采用机器人自身装配的器件构建防倾倒预警结构。

技术总结
本实用新型属于防倾倒机器人设备技术领域，涉及一种防倾倒预警型装置及防倾倒预警型机器人；所述防倾倒预警型装置包括MCU、倾斜开关、LED显示屏、语音控制板、继电器、运动电机和电源；其中MCU采用微处理器结构，MCU通过GPIO与倾斜开关连接通讯，倾斜开关采用角度传感器结构，MCU通过IIC结构与LED显示屏连接通讯，MCU通过UART串口与语音控制板连接通讯；MCU通过GPIO与继电器连接通讯，继电器与运动电机电性连接，MCU与电源电性连接；所述防倾倒预警型装置应用于防倾倒预警型机器人中；该装置结构合理，感应灵敏，所设计的防倾倒预警型机器人改造成本低，功耗小，所附加安装的防倾倒结构不会影响机器人的灵活运动，应用前景广阔。

技术研发人员：纪刚;臧强;李彦;吴庭永
受保护的技术使用者：青岛联合创智科技有限公司
技术研发日：2019.12.12
技术公布日：2020.07.24