一种基于软体机器人变刚度技术的防倾倒移动平台的制作方法

本发明涉及移动平台领域以及软体机器人领域，具体是一种基于软体机器人变刚度技术的防倾倒移动平台。

背景技术：

1、移动平台为各种机器人提供了一个适应各种环境和任务的工作平台。许多制造商或者行业用户选择将自行开发的执行系统安装在移动平台上。这些执行系统包括但不限于机械臂、协作机器人、半人形机器人等。通过这种方式，机器人能够获得更大的活动范围和更高的工作效率。

2、然而，这同时也带来了一些问题。首先，当安装上执行系统后，整个系统的质量会增加，动能也会相应地增加。这意味着，当机器人在运行过程中碰撞到人或物体时，可能会造成更大的损害。此外，由于执行系统的安装，机器人的重心上升，这可能会增加机器人在碰撞时的摇晃程度，甚至可能导致机器人倾倒，对人身和财产造成威胁。

3、为了解决这些问题，人们提出了许多解决方案。其中的一些解决方案包括减少移动平台的质量、降低移动平台的速度、选择高度以及质量更低的执行器、设置工作区等。这些方案的主要思路是通过降低动能和调整重心，以及让人或物与机器保持一定的距离，从而降低机器人对人身和财产的威胁。

4、然而，这些解决方案往往需要在机器人的功能和性能方面进行妥协。例如，减少移动平台的质量会削弱移动平台的运载能力以及续航能力，降低移动平台的速度可能会影响机器人的工作效率，选择高度更低的执行器会限制机器人的工作范围，选择质量更低的执行器可能会限制机器人的负载能力，设置工作区可能会削弱服务型机器人人机交互的属性。因此，这些解决方案并不能完全满足机器人的实际应用需求。

5、为了在提高机器人安全性的同时确保机器人的功能性，一种比较主流的方案是增加移动平台与地面的接触面积以减缓机器人受碰撞后的摇晃程度，从而降低机器人倾倒的概率。如公开号为201310167538.7的专利公开了一种防倾倒自行车，在自行车后轮设置了支撑结构，当自行车刹车且静止后，支撑杆能够环绕另一端做垂直后轮轮轴的转动运动和向外侧的摆动运动，从而支撑住自行车防止倾倒；刹停重新骑动时，支撑结构自动收起，不影响正常骑行。公开号为202222800252.5的专利公开了一种小型叉车用防倾倒底盘，通过支撑组件和防倾组件，对小型叉车进行侧向支撑，增加底盘受力面，降低小型叉车的重心，提高了小型叉车底盘的稳定性。公开号为202211380983.7的专利公开了一种机器人安装底盘的防倾倒机构，通过倾角传感器判断是否伸出两个支撑组合杆，从而帮助倾斜的机器人底盘恢复到平衡状态。公开号为

6、另外一种主流方案则是直接通过磁力、真空等方式将移动平台直接吸附在地面上。公开号为202222372556.6的专利公开了一种磁吸式防倾倒的dtu专用底盘车，通过高强度磁铁将dtu柜体更加牢固地吸附在底板上，一定程度上限制了dtu柜体的倾斜。与前一种方案相比，这种方案在提高安全性的同时，不需要从移动平台底部向外延伸任何的东西，降低移动平台与四周人或物碰撞的概率。公开号为201811634423.3的专利公开了一种吸盘式防倾倒输液车，能够在输液车发生倾倒时，自动弹出吸盘，吸盘吸附地面，保持输液车的平衡。

7、增加移动平台与地面的接触面积对移动平台的移动性能造成一定的约束，确切地说，此方案更加适用于静止状态下的移动平台；此外，由于体积的增加，人机距离会进一步变大，不利于人机交互；吸附在地面上的方案则对移动平台工作的环境有较高的要求，比如金属地面或轨道，平整无尘的地面等。而对于在不同环境中工作的移动平台而言，通过安装自适应轮、弹性轮或全向轮的方式增加与地面的接触面积会更合适。公开号为202321370881.7的专利公开了一种防倾倒的底盘，通过利用第一弹簧对万向轮进行缓冲，提高了底盘在移动过程中的稳定性，避免受到碰撞或者晃动时，导致倾倒的情况，同时在底座的底面上设置配重块，可以增加底座的重量，提高底盘在地面上的稳定性，使底盘在移动过程中不易倾倒，提高了底盘的实用性。公开号为201320130596.8的专利公开了一种自行车防倾倒装置，通过在自行车后的三脚架安装两组滚轮从而防止自行车倾倒。公开号为201711375081.3的专利公开了一种医用成像设备的防倾倒底盘和x射线成像设备，通过利用伸缩支撑杆进行伸展以及摆动保证设备力矩平衡，底盘平稳。

8、但是上述方案本质上依然是通过增加与地面接触面积的方式实现的，且在移动平台工作状态下，用于防倾倒和摇晃的自适应轮、弹性轮或全向轮需要一直延伸在移动平台外部，增加移动平台的占用空间，增大人机距离，降低灵活性。

9、公开号为201811652929.7的专利公开了一种气囊式防倾倒输液车，在外壳的左右两侧面各自开有两个防倾倒气孔，在防倾倒气孔外侧套接有防倾倒气囊；当发生倾倒时，防倾倒气囊被充气；能够对输液车起到稳定作用，保证输液车能够保持平衡，从而达到防倾倒作用。该方案能在提高机器人系统的安全性、灵活性的同时在功能性方面不进行妥协，且适合移动平台在各种环境下工作。但是气囊需要在机器人系统产生足够的倾角才能触发气囊工作，这就无法减缓系统小倾角范围内的摇晃。该系统的工作机制更类似于安全气囊，在机器人即将倒下时才会触发，且没有任何的气囊回收机制，这就导致了该系统无法在短时间内多次触发。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种基于软体机器人变刚度技术的防倾倒移动平台，该平台采用了软机器人的变刚度原理，可以有效地减少机器人在碰撞时的摇晃次数和幅度，防止机器人倾倒。同时，这个平台在硬质设备的外围形成了一圈缓冲区，可以在机器人与人或物碰撞时起到缓冲作用，降低碰撞对人身和财产的威胁。这种用于机器人的防倾倒平台不仅可以提高机器人的安全性，还可以避免在机器人的功能、性能、以及人机交互方面进行妥协。这为机器人移动平台的设计和应用提供了一种全新的可能性。

2、本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种基于软体机器人变刚度技术的防倾倒移动平台，包括移动平台本体和安装在移动平台本体上的所述防倾倒移组件，所述防倾倒移组件包括柔性颗粒袋、执行控制装置，所述执行控制装置包括内部燃烧装置、电磁阀、电磁继电器、单片机、角度传感器，所述内部燃烧装置上设有内部气管、外部气管，所述柔性颗粒袋内填充硬质颗粒物，并设有与内腔相通的气嘴，所述内部气管一端与气嘴连接相通，所述外部气管上设有电磁阀；所述电磁继电器与电磁阀电连接，所述单片机分别与内部燃烧装置、电磁继电器、单片机、角度传感器电连接。

3、进一步的技术方案是，所述柔性颗粒袋的形状为圆环形，其套设在所述移动平台本体上。

4、进一步的技术方案是，所述柔性颗粒袋上端面上设有柔性躯干。

5、进一步的技术方案是，所述柔性颗粒袋上设有用于装填填充物的闭合气密拉链。

6、进一步的技术方案是，所述硬质颗粒物为玻璃珠、钢珠、塑料球或豆类颗粒。

7、进一步的技术方案是，所述柔性颗粒袋的材料为弹性气密材料。

8、进一步的技术方案是，所述闭合气密拉链和气嘴通过无缝技术或热压技术安装在所述柔性颗粒袋上。

9、本发明具有以下有益效果：

10、(1)通过颗粒袋在内部结构与外界形成了一层柔性缓，并且利用形变吸收能量，从而降低碰撞对人员财产造成的伤害；

11、(2)通过颗粒袋的形变特性，吸收机器摇晃时所产生的能量，从而降低机器摇晃的幅度以及减少摇晃的次数，使机器快速回归到稳定的状态，降低倾倒风险；

12、(3)通过颗粒袋变刚度的方式，与地面接触的面形成硬质面并将即将倾倒的机器支撑住，从而防止机器因倾倒而造成人身财产损失；

13、(4)不再需要臃肿的体积或使用体积增大的方式实现防倾倒；

14、(5)动态防倾倒，且适用于大部分场合；

15、(6)防倾倒机制能在短时间内多次触发，且能在机器系统产生小倾角的状态下触发。