CN108186296A - 户外自行走机器人的辅助行走系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种户外自行走机器人的辅助行走系统，涉及帮病人或者残疾人走动的器具领域。包括：检测模块、防摔倒模块和处理模块；检测模块包括行走传感单元和侧滑传感单元，行走传感单元用于监测机器人的行走速度并发送到处理模块，侧滑传感单元用于监测机器人是否发生侧滑并将侧滑监测结果发送到处理模块，防摔倒模块包括语音单元，处理模块用于根据接收到的机器人的行走速度和侧滑监测结果判断机器人的行走状态，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送提示信号到语音单元。本发明解决了现有技术中的老人辅助行走系统不能避免老人滑倒的技术问题，使用于装在机器人上辅助老人行走。

Description

户外自行走机器人的辅助行走系统
技术领域
本发明涉及帮病人或者残疾人走动的器具领域，特别涉及一种户外自行走机器人的辅助行走系统。
背景技术
人在进入老年期后，人体组织结构进一步老化，各器官功能逐步出现障碍，身体抵抗力逐步衰弱，活动能力降低，以及协同功能丧失，使得老人在独自外出时困难，而老人为了提高活动能力和协同能力，又需要外出散步，因此进入了恶性循环。随着我国年轻人口的逐渐减少，老年人占人口的总比重也逐渐增加，导致了能够陪伴老人的子女减少，为了提高老年人的身体健康水平，迫切需要一种辅助老人外出行走的工具。
现有技术中的老人行走辅助系统未考虑到老人在使用辅助行走工具之前的站立动作很难一个人完成，同时，现有的行走辅助工具依靠滑轮和支架共同辅助老人行走，使用这种带有滑轮的行走辅助装置会导致老人不慎脚滑时，行走辅助装置会带着老人滑行一段距离，不便于老人使用。
为了解决这一问题，中国专利CN104983552B公布了一种老人辅助行走器，包括一个“U”形底座、一块连接板和四根支撑柱，所述的连接板布置在所述的“U”形底座的前部的上方，所述的四根支撑柱的上下两端分别与所述的连接板及所述的“U”形底座固定连接，所述的“U”形底座上设置有四个滚轮，所述的老人辅助行走器为左右对称结构，所述的老人辅助行走器还包括两个扶手杆、两根支撑杆和两个第一气压装置。本发明的老人辅助行走器的优点是：带有气压装置，扶手杆在下拉的过程中会降低高度并倾斜一定的角度，便于老年人将前臂放置在扶手上，随着老人腿部的发力，前臂施加在扶手杆上的压力也在减小，气压装置开始回弹，在回弹的过程中起到辅助老人站立的作用。
但是上述方案只是解决了老人行走前站立的技术问题，老人在行走时由于视线不清或者反应能力变慢容易出现滑倒的情况，即使有辅助行走器支撑，也会在经过容易滑倒的地面时踉跄，老人在踉跄时突然受到惊吓容易导致血压升高，同时衰老的腰部也容易发生扭伤。
发明内容
本发明意在提供一种户外自行走机器人的辅助行走系统，以解决现有技术中的老人辅助行走系统不能避免老人滑倒的技术问题。
本方案中的户外自行走机器人的辅助行走系统包括：检测模块、防摔倒模块和处理模块；
检测模块包括行走传感单元和侧滑传感单元，行走传感单元用于监测机器人的行走速度并发送到处理模块，侧滑传感单元用于监测机器人是否发生侧滑并将侧滑监测结果发送到处理模块，防摔倒模块包括语音单元，处理模块用于根据接收到的机器人的行走速度和侧滑监测结果判断机器人的行走状态，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送提示信号到语音单元，语音单元用于在接收到处理模块发出的提示信号后发出语音提示。
采用本辅助行走系统的自行走机器人为现有的老人行走辅助机器人，所述老人行走辅助机器人在使用者外出时和使用者一同外出。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明技术方案中，检测模块用于检测机器人的行走状态，处理模块通过接收到的侧滑传感发送的侧滑监测结果判断机器人是否发生侧滑，处理模块通过接收到的行走传感单元关于检测机器人的行走速度判断机器人是否在前进方向滑行(机器人在前进方向速度突然加快即判断机器人在前进方向滑行)，当处理模块判断机器人处于滑行状态后发送提示信号到防摔倒模块内的语音单元，使语音单元在路滑时向使用者发出小心路滑的语音提示。
与现有技术相比，本发明提供的户外自行走机器人的辅助行走系统利用检测模块内的行走传感单元和侧滑传感单元检测机器人是否打滑，从而判断使用者行走在这段路上是否容易滑倒，机器人在判断出路滑后向使用者发出小心路滑的语音提示，达到避免使用者滑倒的技术问题。
进一步，所述防摔倒模块还包括机器人制动单元，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送减速信号到机器人制动单元，机器人制动单元用于接收到处理模块发送的减速信号后减低机器人行走速度。
本方案的机器人在机器人制动单元降低机器人速度时，可以降低机器人行走用的滚轮的转速，从而降低机器人的行走速度，这样设置后，机器人在检测到路滑的情况下不仅从听觉方面提醒了使用者路滑，还从视觉上用机器人的减速提醒使用者路滑，并且在路滑的情况下机器人减速也能避免机器人本身在地面滑动。
进一步，所述防摔倒模块还包括扶手驱动单元，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送启动信号到扶手驱动单元，扶手驱动单元用于收到处理模块发送的启动信号后驱动机器人伸出扶手。
这样设置后，机器人仅在路滑的时候伸出扶手，在需要时启动扶手能够进一步提示使用者路滑，当使用者知道路滑后仍需要经过该段路面时，拉住扶手即可避免滑倒，增加了使用者行走时的安全性。
进一步，所述检测模块还包括地面检测单元，所述地面检测单元用于检测路面信息并发送到处理模块，处理模块接收到路面信息后，判断路面信息为路面不平后发送地面不平注意信号到语音单元，语音单元接收到处理模块发送的地面不平注意信号后向使用者发出注意台阶的语音提示。
所述路面信息包括路面平坦、路面有凸起和路面有凹陷三种情况，这样设置后，语音单元在地面检测单元检测到地面不平时能够出声提醒，地面不平的情况包括路面平坦、地面有凸起或者有障碍物和路面有凹陷三种情况，从而避免使用者没有注意到前方路况而不慎摔倒，其中地面的凸起情况和凹陷情况有可能是阶梯，因此减少了使用者从阶梯上跌落或者磕倒在阶梯上的概率。
进一步，处理模块判断路面信息为路面不平时发送停止信号到机器人制动单元，处理模块发送停止信号后判断接收到的路面信息为路面平坦时发送行走信号到机器人制动单元，机器人制动单元用于接收到处理模块发送的停止信号后使机器人停止行走，机器人制动单元还用于接收到处理模块发送的行走信号后使机器人继续行走。
这样设置后，机器人通过检测到路面有凸起或者路面有凹陷时停止行走，避免了机器人跌落到地面凹陷处或者不停推动地面凸起的情况发生。
进一步，包括存储模块，所述存储模块用于存储歌曲信息，所述检测模块还包括录音单元，录音单元用于采集使用者的声音命令信息并发送到处理模块，处理模块接收到命令信息后将声音命令信息转换成文字命令字符并判断文字命令字符内是否含有代表唱歌含义的字符，处理模块判断文字命令信息内包含代表唱歌含义的字符后从存储模块中调取歌曲信息后发送到语音单元，语音单元用于接收到歌曲声音信息后向使用者播放歌曲。
使用者独自外出时经常携带随身听，这样设置后机器人将存储在存储模块内的歌曲通过语音单元播放出来，使使用者不需专门携带随身听即可在想听歌的时候通过语音控制机器人唱歌。
附图说明
图1为本发明户外自行走机器人的辅助行走系统的实施例1的逻辑框图；
图2为本发明户外自行走机器人的辅助行走系统的实施例2的机器人制动单元的装置的主视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例基本如附图1所示：
本实施例中的户外自行走机器人安装有脚轮，户外自行走机器人的辅助行走系统包括检测模块、防摔倒模块、存储模块和处理模块；
检测模块包括行走传感单元、侧滑传感单元、地面检测单元和录音单元，行走传感单元用于监测机器人的行走速度并发送到处理模块，侧滑传感单元用于监测机器人是否发生侧滑并将侧滑监测结果发送到处理模块，本实施例中侧滑传感单元用于检测机器人绕垂直轴线转动的状态，本实施例中使用的行走传感单元利用汽车用轮速传感器反馈脚轮的转动速度，侧滑传感单元利用汽车用侧滑传感器检测机器人绕其垂直轴线转动的状态。
所述地面检测单元用于检测路面信息并发送到处理模块，本实施例中的地面检测单元利用红外线探测仪反馈路面信息，所述路面信息包括路面平坦、路面有凸起和路面有凹陷三种情况，处理模块接收到路面信息后，判断路面信息为路面有凸起或者路面有凹陷时发送地面不平注意信号到语音单元，语音单元接收到处理模块发送的地面不平注意信号后向使用者发出注意台阶的语音提示，处理模块判断路面信息为路面有凸起或者路面有凹陷时发送停止信号到机器人制动单元，处理模块发送停止信号后判断接收到的路面信息为路面平坦时发送行走信号到机器人制动单元，机器人制动单元用于接收到处理模块发送的停止信号后使机器人停止行走，机器人制动单元还用于接收到处理模块发送的行走信号后使机器人继续行走。
防摔倒模块包括语音单元、机器人制动单元和扶手驱动单元，处理模块用于根据接收到的机器人的行走速度和机器人绕垂直轴线转动的状态判断机器人的行走状态，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送提示信号到语音单元，语音单元用于在接收到处理模块发出的提示信号后向使用者发出小心路滑的语音提示，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送减速信号到机器人制动单元，机器人制动单元用于接收到处理模块发送的减速信号后减低机器人行走速度，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送启动信号到扶手驱动单元，扶手驱动单元用于收到处理模块发送的启动信号后驱动机器人伸出扶手。
存储模块用于存储歌曲信息，所述检测模块还包括录音单元，录音单元用于采集使用者的声音命令信息并发送到处理模块，处理模块接收到命令信息后将声音命令信息转换成文字命令字符并判断文字命令字符内是否含有代表唱歌含义的字符，处理模块判断文字命令信息内包含唱歌后发送唱歌信号到存储模块，存储模块用于接收到唱歌信号后发送歌曲信息到处理模块，处理模块接收到歌曲信息后转换为歌曲声音信息并发送到语音单元，语音单元用于接收到歌曲声音信息后向使用者播放歌曲。
本实施例的工作原理及有益效果为：
本实施例的技术方案中，检测模块用于检测机器人的行走状态，处理模块通过接收到的侧滑传感发送的关于监测机器人绕垂直轴线转动的状态判断机器人是否发生侧滑，处理模块通过接收到的行走传感单元关于检测机器人的行走速度判断机器人是否在前进方向滑行(机器人在前进方向速度突然加快即判断机器人在前进方向滑行)，当处理模块判断机器人处于滑行状态后发送提示信号到防摔倒模块内的语音单元，使语音单元在路滑时向使用者发出小心路滑的语音提示，同时，防摔倒模块内的机器人制动单元还从视觉上用机器人的减速提醒使用者路滑，并且在路滑的情况下机器人减速也能避免机器人本身在地面滑动，扶手驱动单元也同时伸出扶手，避免使用者懒得随时抓住扶手，仅在需要时启动扶手进一步提示使用者路滑，当使用者知道路滑后仍需要经过该段路面时，拉住扶手即可避免滑倒，增加了使用者行走时的安全性。
设置地面检测单元后，语音单元在地面检测单元检测到地面不平时能够出声提醒，地面不平的情况包括路面平坦、地面有凸起或者有障碍物和路面有凹陷三种情况，从而避免使用者没有注意到前方路况而不慎摔倒，其中地面的凸起情况和凹陷情况有可能是阶梯，因此减少了使用者从阶梯上跌落或者磕倒在阶梯上的概率，并且在处理模块通过地面检测单元判断路面有凸起或者路面有凹陷时发送停止信号到机器人制动单元，使得机器人通过检测到路面有凸起或者路面有凹陷时停止行走，避免了机器人跌落到地面凹陷处或者不停推动地面凸起的情况发生。
设置存储模块后，使用者能够将存储在存储模块内的歌曲通过语音单元播放出来，使使用者不需专门携带随身听即可在想听歌的时候通过语音控制机器人唱歌。
与现有技术相比，本实施例提供的户外自行走机器人的辅助行走系统利用检测模块内的行走传感单元和侧滑传感单元检测机器人是否打滑，从而判断使用者行走在这段路上是否容易滑倒，机器人在判断出路滑后向使用者发出小心路滑的语音提示，达到避免使用者滑倒的技术问题。
实施例2，本实施例的附图标记为轮胎1、叶子板2、连接杆3、弹簧4、测滑杆5、压敏传感器6、橡胶垫7、防滑块8。
如附图2所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中的机器人制动单元的装置为轮胎1和叶子板2，叶子板2与机器人下方固定连接，轮胎1连接在叶子板2下方，轮胎1与叶子板2之间连有连杆，叶子板2的两侧设有防滑块8，其中防滑块8为梯形橡胶，叶子板2上设有一层橡胶垫7，轮胎1与叶子板2连接处设有缓冲用的弹簧4，叶子板2上还设有压敏传感器6、控制器和测滑杆5，处理模块还用于接收压敏传感器6发送的压力信息，处理模块接收到压敏传感器6发送的压力信息后控制连杆向上抬起，使轮胎1压向叶子板2上的橡胶垫7。
这样设置后，利用测滑杆5在地面受到的摩擦力变小后给压敏传感器6带来的压力也会变小，因此在路滑的时候控制器会控制连杆向上抬起，使得连接在连杆上的轮胎1与叶子板2之间的距离减小，连杆一直向上抬起使得连接在连杆上的轮胎1也一直压在叶子板2底端的橡胶垫7，避免转动的轮胎1与叶子板2接触后带动整个机器人振动，轮胎1抬起后到防滑块8与地面接触，机器人的全部重量压在防滑块8上，达使轮胎1减速滑动的目的。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.户外自行走机器人的辅助行走系统，包括：检测模块和处理模块，其特征在于还包括：防摔倒模块；检测模块包括行走传感单元和侧滑传感单元，行走传感单元用于监测机器人的行走速度并发送到处理模块，侧滑传感单元用于监测机器人是否发生侧滑并将侧滑监测结果发送到处理模块，防摔倒模块包括语音单元，处理模块用于根据接收到的机器人的行走速度和侧滑监测结果判断机器人的行走状态，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送提示信号到语音单元，语音单元用于在接收到处理模块发出的提示信号后发出语音提示。
2.根据权利要求1所述的户外自行走机器人的辅助行走系统，其特征在于：所述防摔倒模块还包括机器人制动单元，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送减速信号到机器人制动单元，机器人制动单元用于接收到处理模块发送的减速信号后减低机器人行走速度。
3.根据权利要求1所述的户外自行走机器人的辅助行走系统，其特征在于：所述防摔倒模块还包括扶手驱动单元，处理模块判断机器人的行走状态为异常时发送启动信号到扶手驱动单元，扶手驱动单元用于收到处理模块发送的启动信号后驱动机器人伸出扶手。
4.根据权利要求1所述的户外自行走机器人的辅助行走系统，其特征在于：所述检测模块还包括地面检测单元，所述地面检测单元用于检测路面信息并发送到处理模块，处理模块接收到路面信息后，判断路面信息为路面不平后发送地面不平注意信号到语音单元，语音单元接收到处理模块发送的地面不平注意信号后向使用者发出注意台阶的语音提示。
5.根据权利要求2所述的户外自行走机器人的辅助行走系统，其特征在于：处理模块判断路面信息为路面不平时发送停止信号到机器人制动单元，处理模块发送停止信号后判断接收到的路面信息为路面平坦时发送行走信号到机器人制动单元，机器人制动单元用于接收到处理模块发送的停止信号后使机器人停止行走，机器人制动单元还用于接收到处理模块发送的行走信号后使机器人继续行走。
6.根据权利要求1所述的户外自行走机器人的辅助行走系统，其特征在于：包括存储模块，所述存储模块用于存储歌曲信息，所述检测模块还包括录音单元，录音单元用于采集使用者的声音命令信息并发送到处理模块，处理模块接收到命令信息后将声音命令信息转换成文字命令字符并判断文字命令字符内是否含有唱歌，处理模块判断文字命令信息内包含唱歌后发送唱歌信号到存储模块，存储模块用于接收到唱歌信号后发送歌曲信息到处理模块，处理模块接收到歌曲信息后转换为歌曲声音信息并发送到语音单元，语音单元用于接收到歌曲声音信息后向使用者播放歌曲。
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