[發(fā)明專利]助行機(jī)器人智能控制器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910048726.1
• 申請(qǐng)日: 2009-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101530368A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 欒楠;曹其新;黃春霞;董德禮;張蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): A61H3/00
• 分類號(hào): A61H3/00;G08B21/02;A61B5/02;G01S5/02;G01S17/93
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的控制器，具體是一種助行機(jī)器人智能控制器。

背景技術(shù)

智能助行機(jī)器人以老年人和殘疾人日常生活和工作所需要的行走輔助為主要目標(biāo)，智能助行機(jī)器人可以完成以下幾項(xiàng)服務(wù)功能：輔助坐下和站起、輔助行走、定位和導(dǎo)航、障礙物檢測(cè)與回避、防跌倒/傾翻報(bào)警、健康監(jiān)測(cè)、服務(wù)器遠(yuǎn)程管理、自動(dòng)跟隨等。智能助行機(jī)器人主要由電動(dòng)助行機(jī)構(gòu)、智能控制器系統(tǒng)等部分構(gòu)成。機(jī)器人的基本工作方式有兩種：輔助行走和跟隨陪伴。輔助行走是由機(jī)器人攙扶使用者行走，包括攙扶使用者站起來(lái)或者坐下的功能，同時(shí)對(duì)使用者的健康狀態(tài)和所在位置等信息進(jìn)行監(jiān)控；跟隨陪伴是當(dāng)使用者自我感覺(jué)體力充沛，離開(kāi)機(jī)器人的攙扶獨(dú)立行走時(shí)，機(jī)器人自動(dòng)跟隨在使用者附近，以備使用者隨時(shí)使用，并保持對(duì)使用者的健康狀態(tài)和位置等信息進(jìn)行監(jiān)控。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)助行裝置中比較先進(jìn)的有西安交通大學(xué)申請(qǐng)的“一種福利友好助行機(jī)器人”，申請(qǐng)?zhí)?00810150388.8，該發(fā)明包括機(jī)構(gòu)部分、控制裝置和傳感裝置。其控制裝置包括鍵盤和基于DSP的控制器，能夠以扶手桿兩端的滑覺(jué)、壓力傳感器來(lái)感知使用者的動(dòng)態(tài)關(guān)系及是否有摔跤趨向。以控制器來(lái)處理各種信息及對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為執(zhí)行器來(lái)改變機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)老年人進(jìn)行友好扶助。該發(fā)明涉及的控制裝置主要實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能，具有較好的預(yù)防摔能力，但不具備其他智能化服務(wù)功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種助行機(jī)器人智能控制器，使其能滿足智能助行機(jī)器人的功能需要：輔助坐下和站起、輔助行走、定位和導(dǎo)航、障礙物檢測(cè)與回避、防跌倒/傾翻報(bào)警、健康監(jiān)測(cè)、服務(wù)器遠(yuǎn)程管理、自動(dòng)跟隨等。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括：嵌入式中央控制模塊、嵌入式運(yùn)動(dòng)控制模塊、GPS定位模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊、液晶觸摸屏人機(jī)交互模塊、激光掃描模塊、生命健康傳感器模塊、電源模塊，其中：

所述的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行口與嵌入式中央控制模塊相連接，接受控制手柄、開(kāi)關(guān)、旋鈕的輸入信息，并將這些信息進(jìn)行編碼處理后發(fā)送給嵌入式中央控制模塊；

所述的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制模塊包括，微處理器子模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)子模塊和超聲波避障子模塊，微處理器子模塊在跟隨陪伴工作方式下接受來(lái)自嵌入式中央控制模塊的目標(biāo)位置及速度指令信息，在輔助行走工作方式下接受用戶通過(guò)控制手柄、開(kāi)關(guān)等輸入的速度、方向等指令信息，按照相關(guān)的運(yùn)動(dòng)控制算法，輸出控制信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)子模塊；電機(jī)驅(qū)動(dòng)子模塊接收來(lái)自微處理器子模塊的控制信號(hào)，將位置、速度、電流反饋信號(hào)發(fā)送給微處理器子模塊；超聲波避障子模塊發(fā)出超聲波，讀取回波信號(hào)，發(fā)送給微處理器子模塊；

所述的GPS定位模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行口與嵌入式中央控制模塊相連接，接受來(lái)自GPS衛(wèi)星的信號(hào)，將信息發(fā)送到嵌入式中央控制模塊，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)自身位置的判定；

所述的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的USB接口與嵌入式中央控制模塊相連接，通用的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，通過(guò)USB接口與嵌入式中央控制模塊相連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)連接到互聯(lián)網(wǎng)；

所述的液晶觸摸屏人機(jī)交互模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)與嵌入式中央控制模塊相連接，接受嵌入式中央控制模塊向用戶輸出的信息，包括各種狀態(tài)信息、操作提示信息、功能說(shuō)明信息等，以圖形界面的方式向用戶顯示，并接受用戶以觸摸點(diǎn)擊方式輸入的操作選擇信息，通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給嵌入式中央控制模塊；

所述的激光掃描模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行口與嵌入式中央控制模塊相連接，發(fā)射紅外激光對(duì)周邊地形和障礙物進(jìn)行掃描，將掃描信息發(fā)送到嵌入式中央控制模塊，由于傾斜安裝，嵌入式中央控制模塊能夠根據(jù)掃描信息對(duì)前方溝、坑等地形進(jìn)行判斷，以圖形顯示、電子合成語(yǔ)音等方式提醒使用者注意；

所述的生命健康傳感器模塊通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線通信接口與嵌入式中央控制模塊相連接，將檢測(cè)到的使用者的心律、血壓健康信息發(fā)送給嵌入式中央控制模塊；所述的生命健康傳感器模塊佩戴在使用者手腕部，能夠檢測(cè)使用者的心律、血壓等健康信息，并通過(guò)藍(lán)牙通信接口發(fā)送到嵌入式中央控制模塊，在使用者離開(kāi)機(jī)器人時(shí)，該信號(hào)還可用作定位信號(hào)判斷使用者方位距離；

所述的電源模塊包括一節(jié)24V蓄電池和一節(jié)12V蓄電池；前者用于向機(jī)構(gòu)各電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路供電，后者通過(guò)直流-直流電壓轉(zhuǎn)換電路提供各種電壓的電源，向所有其他控制系統(tǒng)模塊供電，之所以用兩種蓄電池是為了防止電機(jī)電流的波動(dòng)造成控制系統(tǒng)電源電壓的不穩(wěn)定；