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一種移動機器人及其防傾覆方法和裝置與流程

文檔序號:12369087閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種移動機器人防傾覆方法,其特征在于,包括:

接收多個姿態傳感器的信息,其中,所述多個姿態傳感器相互之間的連線所在的安裝平面與機器人水平支撐面平行,且所述多個姿態傳感器的探測方向與機器人本體坐標系的坐標軸重合,所述機器人水平支撐面為所述移動機器人多個運動輪與地面接觸點的連線構成的平面;

根據所述多個姿態傳感器的信息判斷所述移動機器人的傾覆狀態,所述傾覆狀態包括可能傾覆狀態和穩定狀態;

若所述移動機器人的傾覆狀態為可能傾覆狀態,則根據所述多個姿態傳感器的信息計算重心投影偏移矢量d,其中,所述重心投影偏移矢量d由所述移動機器人的質心在機器人水平支撐面內投影變化得到;

根據所述重心投影偏移矢量d,控制所述移動機器人的角速度與線速度,以使移動機器人回復到穩定狀態。

2.如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法還包括:

接收多個防跌紅外傳感器的信息,其中,所述多個防跌紅外傳感器分別安裝在所述移動機器人的多個運動輪前端,且所述多個防跌紅外傳感器的探測方向沿垂直方向向下;

根據所述多個防跌紅外傳感器的信息判斷所述移動機器人的懸空狀態;

若所述移動機器人的懸空狀態為部分懸空狀態,則獲取懸空位置,控制所述移動機器人往與懸空位置所在的方向相反的方向移動預設距離;

所述根據所述重心投影偏移矢量d,控制所述移動機器人的角速度與線速度,以使移動機器人回復到穩定狀態包括:

根據所述重心投影偏移矢量d,控制移動預設距離后的所述移動機器人的角速度與線速度,以使移動機器人回復到穩定狀態。

3.如權利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述運動輪包括驅動輪和從動輪,所述方法還包括:

計算所述移動機器人不同的從動輪旋轉角下沿一傾覆軸的傾覆軸穩定角αi,其中,所述從動輪旋轉角的范圍為0-2π,所述傾覆軸為機器人水平支撐面的各邊所在的直線,所述傾覆軸的數量為多個;

比較多個傾覆軸穩定角αi,獲得最小值miniαi=α*,其中,α*為機器人穩定角;

所述根據所述多個姿態傳感器的信息判斷所述移動機器人的傾覆狀態,所述傾覆狀態包括可能傾覆狀態和穩定狀態包括:

根據所述多個姿態傳感器的信息計算當前機器人穩定角α,判斷所述移動機器人的傾覆狀態,當α>α*時,所述移動機器人的傾覆狀態為可能傾覆狀態,當α≤α*時,所述移動機器人的傾覆狀態為穩定狀態。

4.如權利要求3所述的方法,其特征在于,所述傾覆軸穩定角αi為重力矢量和通過移動機器人質心的傾覆軸的法線向量的夾角。

5.一種移動機器人防傾覆裝置,其特征在于,包括:

第一接收模塊,用于接收多個姿態傳感器的信息,其中,所述多個姿態傳感器相互之間的連線所在的安裝平面與機器人水平支撐面平行,所述機器人水平支撐面為所述移動機器人多個運動輪與地面接觸點的連線構成的平面;

傾覆狀態判斷模塊,用于根據所述多個姿態傳感器的信息判斷所述移動機器人的傾覆狀態,所述傾覆狀態包括可能傾覆狀態和穩定狀態;

第一計算模塊,若所述移動機器人的傾覆狀態為可能傾覆狀態,第一計算模塊用于根據所述多個姿態傳感器的信息計算重心投影偏移矢量d,其中,所述重心投影偏移矢量d由所述移動機器人的質心在機器人水平支撐面內投影變化得到;

控制模塊,用于根據所述重心投影偏移矢量d,控制所述移動機器人的角速度與線速度,以使移動機器人回復到穩定狀態。

6.如權利要求5所述的裝置,其特征在于,所述裝置還包括:

第二接收模塊,用于接收多個防跌紅外傳感器的信息,其中,所述多個防跌紅外傳感器分別安裝在所述移動機器人的多個運動輪前端,且所述多個防跌紅外傳感器的探測方向沿垂直方向向下;

懸空狀態判斷模塊,用于根據所述多個防跌紅外傳感器的信息判斷所述移動機器人的懸空狀態;

獲取和控制模塊,若所述移動機器人的懸空狀態為部分懸空狀態,所述獲取和控制模塊用于獲取懸空位置,控制所述移動機器人往與懸空位置所在的方向相反的方向移動預設距離;

所述控制模塊還用于根據所述重心投影偏移矢量d,控制移動預設距離后的所述移動機器人的角速度與線速度,以使移動機器人回復到穩定狀態。

7.如權利要求5或6所述的裝置,其特征在于,所述運動輪包括驅動輪和從動輪,所述裝置還包括:

第二計算模塊,用于計算所述移動機器人不同的從動輪旋轉角下沿一傾覆軸的傾覆軸穩定角αi,其中,所述從動輪旋轉角的范圍為0-2π,所述傾覆軸為機器人水平支撐面的各邊所在的直線,所述傾覆軸的數量為多個;

比較和獲取模塊,用于比較多個傾覆軸穩定角αi并獲取最小值miniαi=α*,其中,α*為機器人穩定角;

所述傾覆狀態判斷模塊還用于根據所述多個姿態傳感器的信息計算當前機器人穩定角α,判斷所述移動機器人的傾覆狀態,當α>α*時,所述移動機器人的傾覆狀態為可能傾覆狀態,當α≤α*時,所述移動機器人的傾覆狀態為穩定狀態。

8.如權利要求7所述的裝置,其特征在于,所述傾覆軸穩定角αi為重力矢量和通過移動機器人質心的傾覆軸的法線向量的夾角。

9.一種移動機器人,其特征在于,包括:

機身;

多個運動輪,所述多個運動輪安裝在機身底部,所述多個運動輪與地面接觸點的連線構成的平面為機器人水平支撐面;

多個姿態傳感器,所述多個姿態傳感器相互之間的連線所在的安裝平面與所述機器人水平支撐面平行;

處理器,所述處理器安裝在所述機身內,所述處理器用于接收多個姿態傳感器的信息;

所述處理器還用于根據所述多個姿態傳感器的信息判斷所述移動機器人的傾覆狀態,所述傾覆狀態包括可能傾覆狀態和穩定狀態;

若所述移動機器人的傾覆狀態為可能傾覆狀態,所述處理器還用于根據所述多個姿態傳感器的信息計算重心投影偏移矢量d,其中,所述重心投影偏移矢量d由所述移動機器人的質心在機器人水平支撐面內投影變化得到;

所述處理器還用于根據所述重心投影偏移矢量d,控制所述移動機器人的角速度與線速度,以使移動機器人回復到穩定狀態。

10.如權利要求9所述的移動機器人,其特征在于,所述移動機器人還包括:

多個防跌紅外傳感器,所述多個防跌紅外傳感器分別安裝在所述多個運動輪前端,且所述多個防跌紅外傳感器的探測方向沿垂直方向向下;

所述處理器還用于接收多個防跌紅外傳感器的信息;

所述處理器還用于根據所述多個防跌紅外傳感器的信息判斷所述移動機器人的懸空狀態;

若所述移動機器人的懸空狀態為部分懸空狀態,所述處理器還用于獲取懸空位置,控制所述移動機器人往與懸空位置所在的方向相反的方向移動預設距離;

所述處理器還用于根據所述重心投影偏移矢量d,控制移動預設距離后的所述移動機器人的角速度與線速度,以使移動機器人回復到穩定狀態。

11.如權利要求9或10所述的移動機器人,其特征在于,所述運動輪包括驅動輪和從動輪,所述處理器還用于:

計算所述移動機器人不同的從動輪旋轉角下沿一傾覆軸的傾覆軸穩定角αi,其中,所述從動輪旋轉角的范圍為0-2π,所述傾覆軸為機器人水平支撐面的各邊所在的直線,所述傾覆軸的數量為多個;

比較多個傾覆軸穩定角αi,獲得最小值miniαi=α*,其中,α*為機器人穩定角;

所述根據所述多個姿態傳感器的信息判斷所述移動機器人的傾覆狀態,所述傾覆狀態包括可能傾覆狀態和穩定狀態包括:

根據所述多個姿態傳感器的信息計算當前機器人穩定角α,判斷所述移動機器人的傾覆狀態,當α>α*時,所述移動機器人的傾覆狀態為可能傾覆狀態,當α≤α*時,所述移動機器人的傾覆狀態為穩定狀態。

12.如權利要求11所述的移動機器人,其特征在于,所述傾覆軸穩定角αi為重力矢量和通過移動機器人質心的傾覆軸的法線向量的夾角。

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