CN107962595B - 机器人倒地保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人倒地保护系统及方法，该系统包括：平衡感应模块，其用于在机器人发生倾斜时，检测机器人当前的平衡度信号；碰撞检测模块，其用于在机器人受到碰撞时，检测机器人碰撞的强度信号；中心处理模块，用于接收机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，进行比对判断；当中心处理模块接收到的机器人当前的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，判断是否中心处理模块接收到的机器人碰撞的强度信号高于预设的碰撞强度阈值，若是，则中心处理模块输出断电控制信号。采用本发明的系统及方法，使得当机器人遭受剧烈撞击或者倒地时，能够进行自判断断电保护，避免造成关节等零部件卡死和内部控制系统紊乱等问题，自保护性能较强。

Description

机器人倒地保护系统及方法

技术领域

本发明涉及一种机器人倒地保护系统及方法。

背景技术

随着国内劳动力人口增长趋缓，劳动力占总人口的比例也迅速下滑，未来将面临劳动力短缺的状态，同时，传统制造业的生产力已经难以跟上国家现代化建设的发展脚步。目前，最有效的方法是推动制造业进行自动化升级改造，以求缓解由于当前人口老龄化加剧、劳动力飙升和其他社会刚性需求增多带来的压力。在此背景的驱动下，机器人产业，尤其是商用、服务机器人的普及已经成为了趋势。

但是，市场上常见的商用、服务机器人都存在一系列的缺陷，比如，现有的机器人虽然具有一定的智能化，但是大多缺少功能优化，不具备防碰撞保护功能，如果发生机器人因人为或者意外碰撞、倒地等剧烈撞击，非常容易损坏，当机器人遭受剧烈撞击或者倒地时，其供电系统一直处于工作状态，很容易造成关节等零部件卡死、漏电或者内部控制系统紊乱等问题，自保护能力较差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种机器人倒地保护系统及方法，其具有的优势是能够在机器人受到碰撞或倒地时进行自判断，避免造成由于机器人倒地系统一直处于运行状态引发的关节等零部件卡死、漏电或者内部控制系统紊乱等问题，自保护能力较强。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，一种机器人倒地保护系统，包括：

平衡感应模块，其用于在机器人发生倾斜时，检测机器人当前的平衡度信号；

碰撞检测模块，其用于在机器人受到碰撞时，检测机器人碰撞的强度信号；

中心处理模块，用于接收所述机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，进行比对判断；

当所述中心处理模块接收到的机器人当前的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，判断是否中心处理模块接收到的机器人碰撞的强度信号高于预设的碰撞强度阈值，若是，则中心处理模块输出断电控制信号。

优选地，该系统还包括：

用电管理模块，其用于向机器人的各运动执行模块分配电能；

供电电源模块，其用于向系统内各模块提供电源；

所述中心处理模块输出断电控制信号，控制所述供电电源模块切断向用电管理模块的供电。

优选地，该系统还包括报警输出模块，其用于当所述中心处理模块接收到的机器人碰撞的强度信号和/或机器人当前的平衡度信号高于相对应的预设阈值时，进行报警。

优选地，所述中心处理模块包括

采集单元，用于采集所述平衡感应模块与碰撞检测模块检测到的平衡度信号和机器人碰撞的强度信号；

判断单元，用于当接收到的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，判断是否接收到的机器人碰撞的强度信号高于预设的碰撞强度阈值，若是，则中心处理模块输出断电控制信号；

信息发送单元，用于接收所述机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，其用于当所述判断单元接收到的机器人碰撞的强度信号和/或机器人当前的平衡度信号高于相对应的预设阈值时，发送求助信息。

优选地，该系统还包括后台管理中心和移动设备，所述后台管理中心和移动设备用于接收所述求助信息，从而做出现场应急反应。

优选地，所述求助信息包括地图位置信息、图像信息以及声音信息的至少一种。

优选地，所述碰撞检测模块是碰撞传感器。

优选地，该机器人的周身上包括有多处用于安装所述碰撞传感器的区域，从而能够在机器人以任意姿态倒地时检测到真实碰撞的强度信号。

优选地，所述平衡感应模块是倾角传感器。

为了实现上述目的，本发明的第二方面，提供了如下技术方案：一种机器人倒地保护方法，应用于包括平衡感应模块、碰撞检测模块和中心处理模块的机器人倒地保护系统，该方法包括如下步骤：

S301、用于通过平衡感应模块获取机器人当前的平衡度信号；

S302、用于通过碰撞检测模块获取机器人碰撞的强度信号；

S303、用于通过中心处理模块接收所述机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，并进行比对判断；当机器人当前的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，判断是否中心处理模块接收到的机器人碰撞的强度信号高于预设的碰撞强度阈值，若是，则输出断电控制信号对机器人进行断电。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过采用平衡度检测以及碰撞检测双重检测，能够准确判断机器人倒地，并对机器人进行断电控制，避免出现机器人倒地后，各运动执行模块持续工作而造成机器人内部零件的卡死、过载、由于碰撞造成的漏电等问题，避免机器人造成不可逆转的伤势，保护了用户的财产；

2、本发明通过设置的报警输出模块，能够在机器人收到撞击或者发生倾斜时，进行报警提示，提醒用户及时对机器人提供帮助；

3、本发明通过设置报警输出模块，结合信息发送，能够机器人发出报警时，快速的接收到机器人的故障信息以及故障位置，以便于用户或者工作人员快速对机器人进行帮助，进一步地增加了机器人的安全运行能力。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的机器人倒地保护系统的系统框图；

图2是根据本发明一个实施例的机器人倒地保护系统的中心处理模块的结构图；

图3是根据本发明一个实施例的机器人倒地保护方法的流程图。

附图标记：100、中心处理模块；102、平衡感应模块；104、碰撞检测模块；106、供电电源模块；108、用电管理模块；110、运动执行模块；112、报警输出模块；114、后台管理中心；116、移动设备；200、采集单元；202、判断单元；204、信息发送单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例汇总的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

图1示出了本实施例提供的机器人倒地保护系统的系统框图。

参考图1，机器人倒地保护系统包括平衡感应模块102，其用于在机器人发生倾斜时，检测机器人当前的平衡度信号。具体地，在实施例中，平衡感应模块102优选地选用平衡度感应装置，例如倾斜/平衡传感器，其作用是能够实时地检测出机器人的倾斜角度。

碰撞检测模块104，其用于在机器人受到碰撞时，检测机器人碰撞的强度信号。具体地，由于机器人倒地时，其本体必然会与地面发生接触碰撞，故而，在本实施例中，优选地选择碰撞传感器来实时地检测机器人的碰撞的强度信号。

中心处理模块100，其用于接收所述机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，进行比对判断。具体地，机器人倒地时，首先会进行倾斜，但是仅仅依靠平衡感应模块102并不能判断机器人处于倒地或者即将倒地的状态，此时容易出现对机器人具体姿态的误判，在本实施例中，中心处理模块100能够综合检测到的机器人的平衡度感应信号和机器人碰撞的强度信号，进行对比和判断。当中心处理模块100接收到的机器人当前的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，会对机器人碰撞的强度信号进行判断，判断该强度信号是否高于预设的碰撞强度阈值，若是，则中心处理模块100输出断电控制信号。

优选地，该系统还包括供电电源模块106，其用于向系统内各模块提供电源。具体地负责对系统内的各个模块提供电能。其优选地选用可充电电池(例如：锂电池)安装于机器人内部进行供电。用电管理模块108，其用于向机器人的运动执行模块110分配电能；具体地，一个机器人其包括多种运动执行模块110，例如：手臂关节、手部关节、颈部关节和脚部关节等等，一般通过电机进行驱动，用电管理模块108负责对各模块进行电能分配，其功能类似于开关控制，当机器人倒地时，中心处理模块100输出断电控制信号，控制供电电源模块106切断向用电管理模块108供电，机器人各运动执行模块110停止驱动，有效地避免了机器人倒地时，各运动执行模块110持续工作而造成机器人内部零件的卡死、过载、由于碰撞造成的漏电等问题，具有自主保护能力。

优选地，该系统还包括报警输出模块112，当中心处理模块100接收到的机器人当前的平衡度信号和/或机器人碰撞的强度信号高于相对应的预设阈值时，进行报警输出。

具体地，当机器人当前的平衡度信号高于系统预设的平衡度阈值时，表明，此时的机器人处于过度倾斜状态，机器人正具有即将倒地的趋势，此时，中心处理模块100控制报警输出模块112进行报警。其在一个应用场景中，机器人被撞击或者被人搬动而发生倾斜。当机器人碰撞的强度信号高于相对应的预设阈值时，表明，此时的机器人发生剧烈撞击，此时，中心处理模块100控制报警输出模块112进行报警。其在一个应用场景中，机器人与墙壁等物体发生剧烈碰撞或者被人恶意进行攻击。当机器人当前的平衡度信号和碰撞的强度信号均高于相对应的预设的阈值时，表明，机器人处于即将倒地或者已经倒地状态，此时的判断标准为平衡度信号和碰撞的强度信号的检测的先后顺序。在一个应用场景中，机器人被剧烈撞击，然后倒地，再次与地面发生碰撞，在另一个应用场景中，机器人被人搬动或者机器人在通过不平整的地面时，发生倾倒，然后与地面发生碰撞，此时，中心处理模块100控制报警输出模块112进行报警。

更为优选地，图2是示出了本实施例的机器人倒地保护系统的中心处理模块100的结构图。

参考图2，中心处理模块100包括：

采集单元200，用于采集平衡感应模块与碰撞检测模块104检测到的平衡度信号和机器人碰撞的强度信号；

判断单元202，用于当接收到的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，判断是否中心处理模块100接收到的机器人碰撞的强度信号高于预设的碰撞强度阈值，若是，则中心处理模块100输出断电控制信号；

信息发送单元204，用于接收所述机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，其用于当所述处理单元接收到的机器人碰撞的强度信号和/或机器人当前的平衡度信号高于相对应的预设阈值时，发送求助信息。

为了能够在机器人发生报警时，工作人员能够及时进行应急反应措施，系统设置了报警信息提醒，其方式包括现场报警方式以及远程提醒的方式，具体来说，现场报警方式可以采用在机器人本体上安装声光报警器或者语音输出装置，例如麦克风，在现场进行语音警示或者驱离；远程提醒的方式可以是向后台管理中心114或者现场人员的移动设备116(例如：笔记本电脑、PDA等)发送求助信息，从而能够使工作人员能够快速达到现场，进行采用应急处理措施。作为优选地，求助信息可以包括地图位置信息、图像信息以及声音信息。

需要说明的是，地图位置信息为现场的地图以及倒地位置定位点；图像信息，现场的图像，该图像可以通过在机器人本体上安装的摄像头，也可以通过现场安装的摄像头进行拍摄；声音信息，优选地是通过机器人本体上安装的语音采集装置(例如麦克风)来获取现场的语音信息。

在机器人实际的应用中，机器人的碰撞传感器优选地安装在机器人的周身，这样，无论机器人以任何姿态倒地时，其与地面的直接碰撞强度均可以通过碰撞传感器真实地检测出来，提高了系统检测的准确性。

实施例二：

图3示出了本实施例提供的机器人倒地保护方法的流程图。

如图3所示，该方法包括的步骤如下：

S301、用于通过平衡感应模块获取机器人当前的平衡度信号；

S302、用于通过碰撞检测模块获取机器人碰撞的强度信号；

S303、用于通过中心处理模块接收所述机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，并进行比对判断；当机器人当前的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，判断是否中心处理模块接收到的机器人碰撞的强度信号高于预设的碰撞强度阈值，若是，则输出断电控制信号对机器人进行断电。

具体地，由于机器人倒地的方式有多种，例如，经过不平整的地面发生倾倒，被人为的故意搬倒，由于与外物剧烈碰撞而发生倾倒，本实施例方法主要针对机器人经过不平整地面发生倾倒进行详细的阐述：机器人由于不平整的地面，其本体并不受到外物强烈撞击，因此在进行检测时，首选对机器人的平衡度信号进行检测，当检测到机器人的平衡度信号超过系统预设的平衡度阈值时，表明，此时的机器人具有倒地趋势；当机器人倒地时，通过碰撞检测模块对机器人碰撞的强度信号进行检测，当检测到的机器人碰撞的强度信号高于系统预设的碰撞强度阈值时，中心处理模块发出断电控制信号，控制供电电源模块对用地那管理模块进行断电。

通过本实施例的方法能够对机器人倒地进行自主保护，避免机器人倒地后，各运动执行模块持续工作而造成机器人内部零件的卡死、过载、由于碰撞造成的漏电等问题，避免机器人造成不可逆转的伤势，保护了用户的财产。

当然，机器人在倒地后可以进行现场报警以及远程报警提醒，通过现场报警可以警示用户，通过远程报警提醒，能够通知、寻求用户或者工作人员进行快速帮助。

通过以上实施方式的描述，所述领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设别(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机器人倒地保护系统，其特征在于，包括

平衡感应模块(102)，其用于在机器人发生倾斜时，检测机器人当前的平衡度信号；

碰撞检测模块(104)，其用于在机器人受到碰撞时，检测机器人碰撞的强度信号；

中心处理模块(100)，用于接收所述机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，进行比对判断；

当所述中心处理模块(100)接收到的机器人当前的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，判断是否中心处理模块(100)接收到的机器人碰撞的强度信号高于预设的碰撞强度阈值，若是，则中心处理模块(100)输出断电控制信号。

2.根据权利要求1所述的机器人倒地保护系统，其特征在于，该系统还包括

用电管理模块(108)，其用于向机器人的各运动执行模块(110)分配电能；

供电电源模块(106)，其用于向系统内各模块提供电源；

所述中心处理模块(100)输出断电控制信号，控制所述供电电源模块(106)切断向用电管理模块(108)的供电。

3.根据权利要求1或2所述的机器人倒地保护系统，其特征在于，该系统还包括

报警输出模块(112)，其用于当所述中心处理模块(100)接收到的机器人碰撞的强度信号和/或机器人当前的平衡度信号高于相对应的预设阈值时，进行报警。

4.根据权利要求3所述的机器人倒地保护系统，其特征在于，

所述中心处理模块(100)包括

采集单元(200)，用于采集所述平衡感应模块(102)与碰撞检测模块(104)检测到的平衡度信号和机器人碰撞的强度信号；

判断单元(202)，用于当接收到的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，判断是否接收到的机器人碰撞的强度信号高于预设的碰撞强度阈值，若是，则中心处理模块(100)输出断电控制信号；

信息发送单元(204)，用于接收所述机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，其用于当所述判断单元(202)接收到的机器人碰撞的强度信号和/或机器人当前的平衡度信号高于相对应的预设阈值时，发送求助信息。

5.根据权利要求4所述的机器人倒地保护系统，其特征在于，

该系统还包括后台管理中心(114)和移动设备(116)，所述后台管理中心(114)和移动设备(116)用于接收所述求助信息，从而做出现场应急反应。

6.根据权利要求4所述的机器人倒地保护系统，其特征在于，

所述求助信息包括地图位置信息、图像信息以及声音信息的至少一种。

7.根据权利要求1所述的机器人倒地保护系统，其特征在于，所述碰撞检测模块(104)是碰撞传感器。

8.根据权利要求7所述的机器人倒地保护系统，其特征在于，该机器人的周身上包括有多处用于安装所述碰撞传感器的区域，从而能够在机器人以任意姿态倒地时检测到真实碰撞的强度信号。

9.根据权利要求1所述的机器人倒地保护系统，其特征在于，所述平衡感应模块(102)是倾角传感器。

10.一种机器人倒地保护方法，应用于包括平衡感应模块(102)、碰撞检测模块(104)和中心处理模块(100)的机器人倒地保护系统，其特征在于，该方法包括如下步骤，

S301、用于通过平衡感应模块(102)获取机器人当前的平衡度信号；

S302、用于通过碰撞检测模块(104)获取机器人碰撞的强度信号；

S303、用于通过中心处理模块(100)接收所述机器人碰撞的强度信号和机器人当前的平衡度信号，并进行比对判断；当机器人当前的平衡度信号高于预设的平衡度阈值时，判断是否中心处理模块(100)接收到的机器人碰撞的强度信号高于预设的碰撞强度阈值，若是，则输出断电控制信号对机器人进行断电。