CN109157381A - 一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人，包括机械本体和控制设备，控制设备包括：差速运动控制器、重心调整控制器和跟随控制器；差速运动控制器控制机器人实现两轮差速运动；重心调整控制器当机器人由于外力作用存在倾覆趋势时调整机器人的重心位置从而阻止机器人的倾覆趋势；跟随控制器控制机器人仅在用户行走方向的侧面跟随其前进，并根据不同的需求场景做出相应的动作，减少用户对辅助医疗器械的依赖。本发明可以实现检测和判断使用者的状态和位置，跟随使用者提供半接触支持作用，使用者跌倒时机器人运动到合适的位置和方位方便使用者搀扶，同时机器人可通过重心调整控制器阻止自身的倾覆趋势，保证机器人的稳定性和安全性。

Description

一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人

技术领域

本发明属于康复助行设备领域，更具体地，涉及一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人。

背景技术

随着年岁的增长，老年人的肌力减退，导致他们常常行动不便甚至丧失活动能力。随着人口老龄化问题的加重及一些伤病事故等的增加，采用人为照料的方法来辅助病人进行康复训练和照顾老年人的生活使得社会和家庭都面临着沉重的负担。此外，老年人逐渐会出现站立及行走晃动不稳等现象，在不使用辅具等外界帮助的自主行走中可能会发生跌倒。老年人跌倒发生率高、后果严重，是其伤残和死亡的重要原因之一。行走不便引起的跌倒会为他们的健康带来极大的威胁，严重影响老年人身心健康、降低其生活质量，因此，社会上对一种能在日常生活中方便使用且具有保护功能，同时又能辅助病人和老年人的行走与康复训练的机构的需求迫切。

现有的设备功能比较单一，只能单纯的实现辅助站立和辅助行走的功能，并且智能化程度不高，难以实现使用者的自我活动。现有技术1公布了一种助步架式的大型康复辅助机器人，现有技术2公布了一种外骨骼式康复助行机器人。这些设备一般底盘面积较大，或不适合多样化的康复训练环境，也不具有使用者跌倒检测和跌倒防护的功能。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人，旨在解决现有技术中老年人以及处于康复后期的肢体残障人士由于过分依赖辅助器械导致康复训练效果不好的问题。

本发明提供了一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人，包括机械本体和控制设备，所述控制设备包括：差速运动控制器、重心调整控制器和跟随控制器；所述差速运动控制器用于控制机器人实现两轮差速运动；所述重心调整控制器用于当机器人由于外力作用存在倾覆趋势时调整机器人的重心位置从而阻止机器人的倾覆趋势；所述跟随控制器用于控制机器人仅在用户行走方向的侧面跟随其前进，并根据不同的需求场景做出相应的动作，减少用户对辅助医疗器械的依赖。

本发明可以实现检测和判断使用者的状态和位置，跟随使用者提供半接触支持作用，使用者跌倒时机器人运动到合适的位置和方位方便使用者搀扶，同时机器人可通过重心调整控制器阻止自身的倾覆趋势，保证机器人的稳定性和安全性。

更进一步地，所述重心调整控制器包括：同步直线滑台、同步滑台驱动器、逆变器、蓄电池、嵌入式控制器和重物；所述同步直线滑台用于将电机的旋转运动转化为滑台直线运动，所述重物固定所述同步直线滑台的滑块上；所述逆变器和所述同步滑台驱动器分别固定在所述同步直线滑台的两侧，所述同步滑台驱动器用于驱动同步直线滑台，所述蓄电池通过逆变器为同步滑台驱动器和同步直线滑台供电；所述嵌入式控制器用于控制同步直线滑台带动重物进行直线运动，在限定范围内改变机器人的重心位置；同时嵌入式控制器用于感应机器人的微小倾覆趋势，并当机器人存在倾覆趋势时控制机器人改变重心位置克服倾覆趋势。

更进一步地，跟随控制器包括：深度图像采集模块、第一深度模块支架、第二深度模块支架和主控制器；所述第一深度模块支架和所述第二深度模块支架相互平行且垂直固定在第三层支架，所述深度图像采集模块固定在第一深度模块支架和第二深度模块支架上，且其采集信息的方向是机器人的正前方；所述主控制器与所述深度图像采集模块进行数据交互，分析机器人及目标的运动状态，给嵌入式控制器发送运动控制指令，完成针对目标的跟随控制。

更进一步地，机械本体结构包括：底盘模块、多层支架和外壳；所述底盘模块设置在机器人的底部，所述多层支架通过第一支柱、第二支柱、第三支柱和第四支柱固定在所述底盘模块上方，所述外壳包围在所述底层模块和所述多层支架的外面。

本发明公开的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人，外观类人，它不仅能够依据先进的辅助行走康复医学理念通过半接触式支撑方式为使用者提供按需辅助，辅助使用者进行行走等康复训练以达到充分锻炼的目的，还能够实时检测使用者的运动状态，根据使用者当前的状态对使用者进行有效的跌倒防护。

本发明实施提供的一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人属于康复助行设备。该机器人半接触式地辅助使用者进行行走等康复训练，以及监测使用者的运动状态。使用者正常行走时机器人在侧面跟随，若使用者有跌倒趋势则根据当前状态进行响应，调整机器人位置和姿态方便使用者搀扶，从而实现对使用者的康复训练及保护。

本发明提供的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人除了能在基本室内环境使用外也能够在特定环境(如上坡、下坡等)使用，通过传感器和执行机构实现跟随使用者从而辅助行走不便的人们进行行走康复训练的功能，同时利用传感器系统检测使用者状态信息进行跌倒检测和跌倒防护等功能来帮助他们实现有效的康复训练。

附图说明

图1为本发明实施例提供的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人在使用者正常运动时的示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为本发明实施例提供的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人去掉外壳后的示意图。

图4本发明实施例提供的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人的底盘左右二等角轴测图。

图5为图4的俯视图。

图6为本发明实施例提供的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人中多层支架第一层的左右二等角轴测图。

图7为图6的俯视图。

图8为本发明实施例提供的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人中多层支架第二层的左右二等角轴测图。

图9为图8的俯视图。

图10为本发明实施例提供的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人中多层支架第三层的左右二等角轴测图。

图11为图10的正视图。

图12为本发明实施例提供的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人中多层支架第四层的左右二等角轴测图。

图13为本发明实施例提供的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人的控制流程图。

为了清楚的描述该机器人，用分层的方式标记机器人各个部件；图中：10为两轮差速运动装置，20为机器人多层支架第一层，30为机器人多层支架第二层，40为机器人多层支架第三层，50为机器人多层支架第四层，60为机器人外壳，11为差速运动底盘，121为第一主动轮，131为第二主动轮，122为第一电机支架，132为第二电机支架，123为第一电机，133为第二电机，141为第一铰链，151为第二铰链，142为第一活动架，152为第二活动架，143为第一万向轮，153为第二万向轮，21为第一电机驱动器，22为第二电机驱动器，23为蓄电池，24为嵌入式控制器，251为第一弹簧连接件，254为第二弹簧连接件，261为第三弹簧连接件，264为第四弹簧连接件，252为第一弹簧，253为第二弹簧，262为第三弹簧，263为第四弹簧，311为第一支柱，312为第二支柱，313为第三支柱，314为第四支柱，321为同步滑台驱动器，322为同步滑台，323为逆变器，324为重物，33为第二层支架；41为第三层支架，42为主控制器，43为深度图像采集模块，441为第一深度模块支架，442为第二深度模块支架，51为第四层支架，52为扶手。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施提供的一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人，包括：机械本体结构和控制设备；机械本体结构是此机器人辅助用户进行康复训练所需要的完整机械结构，控制设备是此机器人辅助用户进行康复训练过程中完成运动控制、跟随控制、重心调整等全部功能的电子设备的集合。控制设备分散的安装在机械本体结构的相应位置，在后面的描述中将会详细的介绍。

其中，机械本体结构包括：底盘模块、多层支架和外壳；底盘模块是实现此机器人差速运动和悬挂系统的机械本体结构，多层支架的主要作用是放置变重心装置和深度图像采集模块43，变重心装置和深度图像采集模块43的功能将在控制设备中进行描述，外壳是包围在底盘模块和多层支架外面的壳体结构，主要作用是形成机器人的外貌。底盘模块在机器人的最底部，多层支架通过第一支柱311、第二支柱312、第三支柱313、第四支柱314固定在底盘模块上方，从上往下看第一支柱311、第二支柱312、第三支柱313、第四支柱314的位置关系表现为长方形的四个顶点。外壳包围在底层模块和多层支架的外面。

其中，底盘模块包括：差速运动机构和悬挂系统；差速运动机构的作用是为机器人提供两轮差速运动的能力，相比于全向移动底盘，其成本低的优势可以很明显的体现出来。悬挂系统使得机器人四轮能够紧密贴合地面，在机器人中添加此装置能够增强机器人的稳定性和越障能力。关于差速运动机构和悬挂系统的位置关系将在下面的零部件中描述。其中差速运动机构由差速运动底盘11、第一主动轮121、第二主动轮131、第一万向轮143、第二万向轮153、第一电机123、第二电机133、第一电机支架122、第二电机支架132、第一活动架142、第二活动架152、第一铰链141、第二铰链151组成；差速运动机构是一个左右对称结构，差速运动底盘11的作用是固定其他机械结构，第一电机支架122、第二电机支架132分别固定在差速运动底盘11的前后两端，第一电机123和第二电机133分别被固定在第一电机支架122和第二电机支架132上，第一主动轮121、第二主动轮131分别被固定在第一电机123、第二电机133转轴上。第一活动架142和第二活动架152分别通过第一铰链141和第二铰链151固定在差速运动底盘11的左右两侧，第一万向轮143、第二万向轮153分别固定在第一活动架142和第二活动架152下方，第一万向轮143、第二万向轮153、第一主动轮121、第二主动轮131的最低点处于同一水平面内。悬挂系统由第一弹簧252、第二弹簧253、第三弹簧262、第四弹簧263、第一弹簧连接件251、第二弹簧连接件254、第三弹簧连接件261、第四弹簧连接件264、第一铰链141、第二铰链151、第一活动架142、第二活动架152、第二层支架33组成；第一活动架142和第二活动架152分别通过第一铰链141和第二铰链151固定在差速运动底盘11的左右两侧，因此第一活动架142、第二活动架152能够分别绕第一铰链141和第二铰链151的旋转轴进行旋转运动，第一活动架142和第二活动架152上面分别固定着第一弹簧连接件251和第三弹簧连接件261，第二弹簧连接件254和第四弹簧连接件264分别固定在第二层支架33下方的左右两侧，第一弹簧252、第二弹簧253平行放置，两者上下两端分别固定在第一弹簧连接件252和第二弹簧连接件253上，并且可以绕着第一弹簧连接件252和第二弹簧连接件253的铰制孔旋转，通过这样的结构，第一活动架142及在其下方的第一万向轮143能够在第一弹簧连接件252和第二弹簧连接件253的约束下绕第一铰链141的旋转轴旋转。对称的，第三弹簧262、第四弹簧263平行放置，两者上下两端分别固定在第三弹簧连接件262和第四弹簧连接件263上，并且可以绕着第三弹簧连接件262和第四弹簧连接件263的铰制孔旋转，通过这样的结构，第二活动架152及在其下方的第二万向轮153能够在第三弹簧连接件262和第四弹簧连接件263的约束下绕第二铰链151的旋转轴旋转，由此实现了此机器人的悬挂系统。

多层支架由第二层支架33、第三层支架41、第四层支架51、扶手52、第一支柱311、第二支柱312、第三支柱313、第四支柱314组成。第一支柱311、第二支柱312、第三支柱313、第四支柱314固定在差速运动底盘11上方，从上往下看第一支柱311、第二支柱312、第三支柱313、第四支柱314的位置关系表现为长方形的四个顶点。第二层支架33、第三层支架41、第四层支架51从下到上通过第一支柱311、第二支柱312、第三支柱313、第四支柱314固定起来。第二层支架33是悬挂系统的组成部分之一，同时其上方放置着重心调整装置，第三层支架41的上方放置着深度图像采集模块43，第四层支架51上面放置着扶手52，用户可以通过扶手52获得支持作用。

外壳60包围住底盘模块和多层支架，形成类人的形状，对用户来说有亲近感。

控制设备包括：差速运动控制器、重心调整控制器和跟随控制器；差速运动控制器结合底盘模块中的差速运动机构能够使机器人具备两轮差速运动的能力。通过重心调整控制器的控制作用可以改变机器人的重心位置，当机器人由于外力作用存在倾覆趋势时，重心调整控制器可以改变机器人的重心位置从而阻止机器人的倾覆趋势。将视觉传感器获取的用户信息作为反馈信息，控制机器人仅在用户行走方向的侧面跟随其前进，并根据不同的需求场景做出相应的动作，逐步减少用户对辅助医疗器械的依赖，能够解决现有技术中老年人以及处于康复后期的肢体残障人士由于过分依赖辅助器械导致康复训练效果不好的问题。差速运动控制器放置在差速运动底盘11上方，重心调整控制器放置在第二层支架33上方，跟随控制器放置在第三层支架41上方。

其中差速运动控制器包括：第一电机驱动器21、第二电机驱动器22、蓄电池23、嵌入式控制器24、第一电机123、第二电机133；第一电机驱动器21驱动第一电机123运动，第二电机驱动器22分驱动第二电机133运动。第一电机驱动器21和第二电机驱动器22分别放置在差速运动底盘11上方的前后位置。蓄电池23给第一电机驱动器21和第二电机驱动器22提供电源，并且放置在差速运动底盘11的中部。嵌入式控制器24放置在蓄电池23上方，由蓄电池23提供电源，嵌入式控制器24可以向第一电机驱动器21和第二电机驱动器22发送控制指令以及接收电机状态反馈。

重心调整控制器包括：同步直线滑台322、同步滑台驱动器321、逆变器323、蓄电池23、嵌入式控制器24和重物324；同步直线滑台322是一种内部包括电机并且能将电机的旋转运动转化为滑台直线运动的装置，同步直线滑台322放置在第二层支架33的中间位置，方向是从机器人后方指向前方。重物324固定在同步直线滑台322的滑块上。逆变器323、同步滑台驱动器321分别固定在同步直线滑台322的左右两侧，同步滑台驱动器321驱动同步直线滑台322，蓄电池23通过逆变器323为同步滑台驱动器321和同步直线滑台322供电。嵌入式控制器24控制同步直线滑台322带动重物324进行直线运动，能够在限定范围内改变机器人的重心位置。同时，嵌入式控制器24中的姿态传感器可以感应机器人的微小倾覆趋势，当机器人存在倾覆趋势时可控制机器人改变重心位置克服倾覆趋势。

跟随控制器包括：深度图像采集模块43、第一深度模块支架441、第二深度模块支架442、主控制器42；第一深度模块支架441和第二深度模块支架442相互平行且垂直固定在第三层支架41，深度图像采集模块43被固定在第一深度模块支架441和第二深度模块支架442上，且其采集信息的方向是机器人的正前方。主控制器42与深度图像采集模块43进行数据交互，分析机器人及目标的运动状态，给嵌入式控制器24发送运动控制指令，完成针对目标的跟随控制。

本发明所提供的新型扶手式智能跌倒防护助行康复机器人依据先进的辅助行走康复医学理念通过半接触式支撑方式为使用者提供按需辅助，辅助使用者进行行走等康复训练以达到充分锻炼的目的。此新型扶手式智能跌倒防护助行康复机器人采用同步滑台来增强机器人的抗倾覆性，提高机器人安全指数。

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明：

如图1所示是新型扶手式智能跌倒防护助行康复机器人的整体效果图，图2所示是此机器人的侧视图。图标从下到上分别表示两轮差速运动装置10，机器人多层支架第三层40，机器人多层支架第四层50，外壳60。

如图3所示是此机器人去掉外壳60后的示意图，去掉外壳后其内部结构显得更加清晰。图中的图标从下到上分别表示的是两轮差速运动装置10，机器人多层支架第一层20，机器人多层支架第二层30，机器人多层支架第三层40，机器人多层支架第四层50。两轮差速运动装置10、机器人多层支架第一层20、机器人多层支架第二层30、机器人多层支架第三层40、机器人多层支架第四层50通过第一支柱311、第二支柱312、第三支柱313、第四支柱314支撑起来，最后外壳60将前述的多层支架包围起来作为外壳组成整个机器人。

如图4所示是机器人底盘左右二等角轴测图，图5为图4的俯视图，两图中展示的标注整体表现了底盘模块中的差速运动机构。两图中的图标按标号顺序分别表示的是差速运动底盘11、第一主动轮121、第二主动轮131、第一电机支架122、第二电机支架132、第一电机123、第二电机133、第一铰链141、第二铰链151、第一活动架142、第二活动架152、第一万向轮143、第二万向轮153。差速运动机构是一个左右对称结构，差速运动底盘11的作用是固定其他机械结构，第一电机支架122、第二电机支架132分别固定在差速运动底盘11的前后两端，第一电机123和第二电机133分别被固定在第一电机支架122和第二电机支架132上，第一主动轮121、第二主动轮131分别被固定在第一电机123、第二电机133转轴上。第一活动架142和第二活动架152分别通过第一铰链141和第二铰链151固定在差速运动底盘11的左右两侧，第一万向轮143、第二万向轮153分别固定在第一活动架142和第二活动架152下方，第一万向轮143、第二万向轮153、第一主动轮121、第二主动轮131的最低点处于同一水平面内。

如图6所示是机器人多层支架第一层20的左右二等角轴测图，图7为图6的俯视图。两图中展示的标注整体表现了底盘模块中的悬挂系统和控制设备中的差速运动控制器。悬挂系统使得机器人四轮能够紧密贴合地面，在机器人中添加此装置能够争抢机器人的稳定性和越障能力。差速运动控制器结合底盘模块中的差速运动机构能够使机器人具备两轮差速运动的能力。两图中的图标按标号顺序分别表示的是第一电机驱动器21、第二电机驱动器22、蓄电池23、嵌入式开发板24、第一弹簧连接件251、第二弹簧连接件254、第三弹簧连接件261、第四弹簧连接件264、第一弹簧252、第二弹簧253、第三弹簧262、第四弹簧263。

悬挂系统由第一弹簧252、第二弹簧253、第三弹簧262、第四弹簧263、第一弹簧连接件251、第二弹簧连接件254、第三弹簧连接件261、第四弹簧连接件264、第一铰链141、第二铰链151、第一活动架142、第二活动架152、第二层支架33组成；第一活动架142和第二活动架152分别通过第一铰链141和第二铰链151固定在差速运动底盘11的左右两侧，因此第一活动架142、第二活动架152能够分别绕第一铰链141和第二铰链151的旋转轴进行旋转运动，第一活动架142和第二活动架152上面分别固定着第一弹簧连接件251和第三弹簧连接件261，第二弹簧连接件254和第四弹簧连接件264分别固定在第二层支架33下方的左右两侧，第一弹簧252、第二弹簧253平行放置，两者上下两端分别固定在第一弹簧连接件252和第二弹簧连接件253上，并且可以绕着第一弹簧连接件252和第二弹簧连接件253的铰制孔旋转，通过这样的结构，第一活动架142及在其下方的第一万向轮143能够在第一弹簧连接件252和第二弹簧连接件253的约束下绕第一铰链141的旋转轴旋转。对称的，第三弹簧262、第四弹簧263平行放置，两者上下两端分别固定在第三弹簧连接件262和第四弹簧连接件263上，并且可以绕着第三弹簧连接件262和第四弹簧连接件263的铰制孔旋转，通过这样的结构，第二活动架152及在其下方的第二万向轮153能够在第三弹簧连接件262和第四弹簧连接件263的约束下绕第二铰链151的旋转轴旋转，由此实现了此机器人的悬挂系统。

差速运动控制器包括第一电机驱动器21、第二电机驱动器22、蓄电池23、嵌入式控制器24、第一电机123、第二电机133；第一电机驱动器21驱动第一电机123运动，第二电机驱动器22分驱动第二电机133运动。第一电机驱动器21和第二电机驱动器22分别放置在差速运动底盘11上方的前后位置。蓄电池23给第一电机驱动器21和第二电机驱动器22提供电源，并且放置在差速运动底盘11的中部。嵌入式控制器24放置在蓄电池23上方，由蓄电池23提供电源，嵌入式控制器24可以向第一电机驱动器21和第二电机驱动器22发送控制指令以及接收电机状态反馈。

如图8所示是机器人多层支架第二层33的左右二等角轴测图，图9为图8的俯视图。两图中展示的标注整体表现了机器人的重心调整控制器。重心调整控制器是本发明的一个创新点，通过重心调整控制器的控制作用可以改变机器人的重心位置，当机器人由于外力作用存在倾覆趋势时，重心调整控制器可以改变机器人的重心位置从而阻止机器人的倾覆趋势。两图中的图标按标号顺序分别第一支柱311、第二支柱312、第三支柱313、第四支柱314、同步滑台驱动器321、同步直线滑台322、逆变器323、重物324、第二层支架33。同步直线滑台322是一种内部包括电机并且能将电机的旋转运动转化为滑台直线运动的装置，同步直线滑台322放置在第二层支架33的中间位置，方向是从机器人后方指向前方。重物324固定在同步直线滑台322的滑块上。逆变器323、同步滑台驱动器321分别固定在同步直线滑台322的左右两侧，同步滑台驱动器321驱动同步直线滑台322，蓄电池23通过逆变器323为同步滑台驱动器321和同步直线滑台322供电。嵌入式控制器24控制同步直线滑台322带动重物324进行直线运动，能够在限定范围内改变机器人的重心位置。同时，嵌入式控制器24中的姿态传感器可以感应机器人的微小倾覆趋势，当机器人存在倾覆趋势时可控制机器人改变重心位置克服倾覆趋势。

如图10所示是机器人多层支架第三层40的左右二等角轴测图，图11为图10的正视图。两图中展示的标注整体表现了机器人的跟随控制器。跟随控制器在助行康复机器人中的应用也是本发明的一个创新点，将深度图像采集模块43获取的用户信息作为反馈信息，控制机器人仅在用户行走方向的侧面跟随其前进，并根据不同的需求场景做出相应的动作，逐步减少用户对辅助医疗器械的依赖，能够解决现有技术中老年人以及处于康复后期的肢体残障人士由于过分依赖辅助器械导致康复训练效果不好的问题。两图中的图标按标号顺序分别是第三层支架41、主控制器42、深度图像采集模块43、第一深度模块支架441、第二深度模块支架442。第一深度模块支架441和第二深度模块支架442相互平行且垂直固定在第三层支架41，深度图像采集模块43被固定在第一深度模块支架441和第二深度模块支架442上，且其采集信息的方向是机器人的正前方。主控制器42与深度图像采集模块43进行数据交互，分析机器人及目标的运动状态，给嵌入式控制器24发送运动控制指令，完成针对目标的跟随控制。

如图12所示是机器人多层支架第四层的左右二等角轴测图。图中展示的标注整体表现扶手的固定位置。图中的图标按标号顺序分别是机器人多层支架第四层50包括第四层支架51，扶手52。第四层支架51是一块盾牌形状的金属板，而扶手52固定在第四层支架51上，且同机器人朝向垂直，通过半接触式支撑方式为使用者提供按需辅助。

如图13所示是此新型扶手式智能跌倒防护助行康复机器人的控制方法流程。跟随控制器通过深度图像采集模块43实时监测使用的运动状态和跌倒趋势，通过高速USB接口将这些信息传输给主控制器42。如果使用者状态正常，主控制器42根据深度图像采集模块43采集的深度图像信息分析出使用者的位姿及其状态，发送运动指令给差速运动控制系统的嵌入式开发板24，控制第一电机122、第二电机132带动第一主动轮121、第二主动轮131完成目标跟随任务。如果检测到使用者存在跌倒趋势，主控制器42则会执行跌倒防护控制算法，机器人运动到恰当的位置和姿态方便使用者搀扶，防止使用者跌倒。姿态检测传感器实时检测机器人自身姿态以及倾覆状况，如果机器人存在倾覆趋势，则嵌入式开发板24发送运动指令给同步直线滑台322向相反方向移动重物324来改变重心位置，从而阻止机器人倾覆趋势，保证机器人的安全性和稳定性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种扶手式智能跌倒防护助行康复机器人，包括机械本体和控制设备，其特征在于，所述控制设备包括：差速运动控制器、重心调整控制器和跟随控制器；

所述差速运动控制器用于控制机器人实现两轮差速运动；

所述重心调整控制器用于当机器人由于外力作用存在倾覆趋势时调整机器人的重心位置从而阻止机器人的倾覆趋势；

所述跟随控制器用于控制机器人仅在用户行走方向的侧面跟随其前进，并根据不同的需求场景做出相应的动作，减少用户对辅助医疗器械的依赖。

2.如权利要求1所述的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人，其特征在于，所述重心调整控制器包括：同步直线滑台、同步滑台驱动器、逆变器、蓄电池、嵌入式控制器和重物；

所述同步直线滑台用于将电机的旋转运动转化为滑台直线运动，

所述重物固定在所述同步直线滑台的滑块上；

所述逆变器和所述同步滑台驱动器分别固定在所述同步直线滑台的两侧，所述同步滑台驱动器用于驱动同步直线滑台，所述蓄电池通过逆变器为同步滑台驱动器和同步直线滑台供电；

所述嵌入式控制器用于控制同步直线滑台带动重物进行直线运动，在限定范围内改变机器人的重心位置；同时嵌入式控制器用于感应机器人的微小倾覆趋势，并当机器人存在倾覆趋势时控制机器人改变重心位置克服倾覆趋势。

3.如权利要求1或2所述的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人，其特征在于，所述跟随控制器包括：深度图像采集模块、第一深度模块支架、第二深度模块支架和主控制器；

所述第一深度模块支架和所述第二深度模块支架相互平行且垂直固定在第三层支架，所述深度图像采集模块固定在第一深度模块支架和第二深度模块支架上，且其采集信息的方向是机器人的正前方；

所述主控制器与所述深度图像采集模块进行数据交互，分析机器人及目标的运动状态，给嵌入式控制器发送运动控制指令，完成针对目标的跟随控制。

4.如权利要求1-3任一项所述的扶手式智能跌倒防护助行康复机器人，其特征在于，所述机械本体结构包括：底盘模块、多层支架和外壳；

所述底盘模块设置在机器人的底部，所述多层支架通过第一支柱、第二支柱、第三支柱和第四支柱固定在所述底盘模块上方，所述外壳包围在所述底层模块和所述多层支架的外面。