[發明專利]一種防推倒服務機器人及處理方法

有效

• 申請號: 201710053560.7
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106826849B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 馮義興;潘晶;許濤;蘇至釩;劉亮;沈滿;馬夏怡;董超;王海蕓
• 申請（專利權）人: 上海鈦米機器人科技有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J5/00;B25J19/02
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 安娜

本發明提供了防推倒服務機器人及處理方法，該機器人包括全向輪底盤和設置在全向輪底盤上的機器人主體；全向輪底盤的四周分布設有若干個壓力傳感器，壓力傳感器用于檢測全向輪底盤四周的受力情況；防推倒控制模塊用于根據壓力傳感器檢測到的受力情況，生成補償運動速度，并根據補償運動速度驅動全向輪底盤運動，使得服務機器人保持平衡，成本低，服務機器人在靜止或執行運動任務時，能夠監測四周受到的外力情況，并利用反應式運動行為吸收推搡擾動保持平衡，并同時盡可能保持原有運動方式，在與人類發生物理互動時能夠避免出現推倒等情況。

技術領域

本發明屬于機器人領域，具體涉及一種防推倒服務機器人及處理方法。

背景技術

隨著機器人技術的不斷發展，越來越多的機器人開始進入服務領域，擔任起服務機器人角色。作為服務機器人，需要服務機器人擁有與人類相互交互的能力，這不僅包括語言、行為上的交互，也難免肢體上的物理交互。例如，在擁擠的醫院服務的機器人難免會被穿梭的人群碰撞，或被好奇的兒童推搡；在社區服務的機器人攙扶老人走動。為了避免服務機器人在移動時與人類交互時跌倒，需要服務機器人有能力檢測推搡，并采取相應的運動行為防止自身及被服務人員跌倒以致損傷。

目前大多數的服務機器人研究多重點關注語言、顯示信息等人機交互處理，僅有少數技術著重機器人與人類在物理交互時的自我保護行為。如，Jory Lafaye等人采用模型預觀測方法防止全向機器人在推搡時防推到的運動控制。然而，該方法主要用于機器人靜止時的防推搡，且運算復雜，不適合采用廉價硬件的服務機器人的反應式運動控制；DoubleRobotics公司的Double Telepresence Robot。該機器人可以在前后方向通過自平衡運動控制抵抗一定擾動，但由于該機器人運動機構的限制，無法實現側向推搡的放推到。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種防推倒服務機器人及處理方法，成本低，在與人類發生物理互動時能夠避免出現推倒等情況。

一種防推倒服務機器人，包括全向輪底盤和設置在全向輪底盤上的機器人主體；全向輪底盤上設有若干個全向輪；全向輪底盤的四周分布設有若干個壓力傳感器，壓力傳感器用于檢測全向輪底盤四周的受力情況；還包括設置在服務機器人上的防推倒控制模塊，防推倒控制模塊用于根據壓力傳感器檢測到的受力情況，生成補償運動速度，并根據補償運動速度驅動全向輪底盤運動，使得服務機器人保持平衡。

優選地，所述壓力傳感器為多個，位于同一水平面上，且均勻分布在以全向輪底盤中心為圓心的圓上。

優選地，所述全向輪為多個，且均勻分布在全向輪底盤的四周。

一種上述的防推倒服務機器人的處理方法，包括以下步驟：

S1：建立以所述服務機器人質心為坐標系原點的三維坐標系，定義質心高度z為服務機器人等效高度；

S2：分別檢測服務機器人靜止或勻速運動時，第i個壓力傳感器的靜止壓力值Fn_i；

S3：當服務機器人受到外力作用時，分別檢測服務機器人第i個壓力傳感器的受力壓力值Fn_i^/，并根據靜止壓力值Fn_i計算得到第i個壓力傳感器的受力差值矢量ΔF_i，并根據壓力傳感器水平位置p_i＝[x,y]和受力差值矢量ΔF_i計算得到服務機器人受到的外力矢量F時的失衡指標p_ξ＝sum(p_i*ΔF_i)/sum(ΔF_i)，其中p_ξ為矢量[x_ξ,y_ξ]，x,y分別為壓力傳感器水平位置的橫坐標和縱坐標，sum為求和運算；

S4：根據失衡指標p_ξ計算得到補償運動速度，并根據補償運動速度驅動全向輪底盤運動，使得服務機器人保持平衡。