CN109966121A - 一种辅助行走机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种辅助行走机器人，所述机器人包括底盘和支撑组件，所述支撑组件的一端与所述底盘枢转连接，所述支撑组件的另一端设有扶手；转动组件，所述转动组件的一端与所述底盘枢转连接，所述转动组件的另一端与所述支撑组件枢转连接；车身检测组件，设置在所述底盘的底部；行走组件，设置在所述底盘的底部；驱动组件，设置在所述底盘的底部和行走组件之间，用于驱动行走组件的移动以带动所述底盘的移动；控制组件，用于当车身检测组件检测到机器人的加速度值大于预设的加速度值时，控制驱动组件的转动速度减小以控制机器人减速或停止。
Description
技术领域
本发明涉及助力助行康复设备领域，尤其涉及一种辅助行走机器人。
背景技术
为了解决越来越多的行动不方便的老年人或行走功能障碍患者的日常康复训练问题，现有技术中存在一种基于安全考虑的行走辅助设备，但是现有的行走辅助设备大多数为被动辅助行走，小车本身不具备主动辅助行走及防止使用者跌倒的功能，另外部分电动小车虽然可以主动辅助使用者行走，但是在智能控制方面有所欠缺且没有充分的考虑到在行走过程中会存在跌倒危险等问题，防倒检测的功能缺失，从而影响使用者的安全性。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中防倒检测的功能缺失，从而影响使用者的安全性的技术问题，提供一种辅助行走机器人。
本发明提供一种实施例的辅助行走机器人，所述机器人包括底盘和支撑组件，所述支撑组件的一端与所述底盘枢转连接，所述支撑组件的另一端设有扶手；
转动组件，所述转动组件的一端与所述底盘枢转连接，所述转动组件的另一端与所述支撑组件枢转连接；
车身检测组件，设置在所述底盘的底部；
行走组件，设置在所述底盘的底部；
驱动组件，设置在所述底盘的底部和行走组件之间，用于驱动行走组件的移动以带动所述底盘的移动；
控制组件，用于当车身检测组件检测到机器人的加速度值大于预设的加速度值时，控制驱动组件的转动速度减小以控制机器人减速或停止。
本发明的技术方案与现有技术相比，有益效果在于：当车身检测组件检测到机器人的加速度值大于预设的加速度值时，控制驱动组件的转动速度减小以控制机器人减速或停止，也就是说通过检测机器人的加速度值可以检测使用者是否有跌倒的危险从而执行防倒策略，以提高使用者行走的安全性。
附图说明
图1为本发明辅助行走机器人一种实施例的结构示意图。
图2为本发明辅助行走机器人处于辅助站立模式一种实施例的结构示意图。
图3为本发明辅助行走机器人另一种实施例的结构示意图。
1、底盘，2、主动轮，3、全向轮，4、扶手，5、把手，6、第一驱动电缸，7、支撑组件， 71、支撑杆，72、第二驱动电缸，8、机器人控制器，9、加速度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
本发明提供一种实施例的辅助行走机器人，所述机器人包括：
底盘1和支撑组件，所述支撑组件的一端与所述底盘1枢转连接，所述支撑组件的另一端设有扶手4；
转动组件，所述转动组件的一端与所述底盘1枢转连接，所述转动组件的另一端与所述支撑组件枢转连接；
车身检测组件，设置在所述底盘1的底部；
行走组件，设置在所述底盘1的底部；
驱动组件，设置在所述底盘1的底部和行走组件之间，用于驱动行走组件的移动以带动所述底盘1的移动；
控制组件，用于当车身检测组件检测到机器人的加速度值大于预设的加速度值时，控制驱动组件的转动速度减小以控制机器人减速或停止。
本发明的辅助行走机器人，当车身检测组件检测到机器人的加速度值大于预设的加速度值时，控制驱动组件的转动速度减小以控制机器人减速或停止，也就是说通过检测机器人的加速度值可以检测使用者是否有跌倒的危险从而执行防倒策略，以提高使用者行走的安全性。
具体的，车身检测组件为加速度传感器9，加速度传感器9与所述控制组件电连接，以使当车身检测组件检测到机器人的加速度值大于预设的加速度值时，所述控制组件控制驱动组件的转动速度减小以控制机器人减速或停止。
在具体实施中，如图1-3所示，所述底盘1包括U型车体框架，所述行走组件包括两个主动轮2和四个全向轮3，所述两个主动轮2和四个全向轮3均设置在所述U型车体框架的底部。具体的，两个主动轮2一一对应设置在所述U型车体框架的两臂部的中间位置。也就是说，大致在使用者的双脚两侧。设定在该中间位置是为了方便使用者进行转弯，减少车身转弯角度，使机器人的运动更加灵活。另外，使用者在使用机器人进行原地旋转，由于机器人的六轮驱动模式，使得机器人更加适合在室内或其他狭小空间的移动。
在具体实施中，所述四个全向轮均为可锁定转动方向的全向轮。具体的，机器人的前后共设有4个全向轮3。全向轮3可通过一个按键锁定全向轮旋转的方向或自由转动。具体的，每个全向轮3与底盘的1连接部分设有一个凹槽，在凹槽中设有一个插销式按钮连接着底盘，当按键被按下的时候底盘1与全向轮3相对的转动被锁定，从而达到锁定全向轮方向的目的。另外出于安全的考虑，当使用行走能力不足，不足以控制行走方向时需要依靠轮系限制其沿着直线行走，通过每个全向轮3的转动轴上有一个插销式按钮，当按下按钮时，对应全向轮 3的方向被锁定不能改变方向；当按钮抬起时，对应全向轮3可改变方向转动。当使用者需要直线行走训练的时候可以通过锁定方向实现该功能，当使用者要灵活操作小车的移动包括横向或侧向移动的时候可以通过解除该锁定实现所需功能。
在具体实施中，驱动组件为电机，主动轮由电机驱动。通过控制电机的转速调节小车的移动速度。通过配比两轮的速度差来实现转弯功能。通过对电机施加反向电流对电机进行减速或保持停止状态。
在具体实施中，所述行走组件还包括两个弹簧悬挂元件，每个所述弹簧悬挂元件设置在一个主动轮2和所述U型车体框架之间。具体的，每个主动轮2上带有悬挂装置，可以保持每个主动轮2能紧贴地面，为小车移动提供足够的驱动力。当跨越障碍物时，即使前轮被障碍物抬高，中间的两个主动轮2也可以保持与地面接触，从而防止在机器人跨越障碍物时主动轮打滑。
在具体实施中，所述机器人还包括设置在扶手4上的两个把手5、单轴力传感器和电容式接触传感器，所述单轴力传感器设置在两个把手5的其中一个上，所述电容式接触传感器设置在两个把手5的另一个上；
控制组件，用于获取到所述单轴力传感器的推力信号和电容式接触传感器的感应信号时，控制驱动组件开始转动以带动行走组件的移动。具体的，控制组件为机器人控制器8，所述机器人控制器8分别与所述单轴力传感器和电容式接触传感器电连接，当机器人控制器8所述单轴力传感器的推力信号和电容式接触传感器的感应信号时，控制电机开始转动以带动两个主动轮2的移动。控制驱动组件开始转动以带动行走组件的移动。也就是说，在把手5处安装的可检测使用者对推车作用力的单轴力传感器，当使用者推动小车时把手5处会产生微小的物理形变，在形变处安装应变片，再通过放大电路取得电压变化值，便可检测使用者对小车的推力，另外在另一个把手5处装有可以检测使用者是否握住把手的电容式接触传感器，当使用者接触到电容传感器，人体被视为一个大电容接入到传感器内，使传感器的电容值产生变化，由此检测使用者是否接触小车。因此出于安全方面的考虑，当且仅当使用者双手接触小车把手时方可推动机器人移动。
在具体实施中，所述控制组件还用于根据所述单轴力传感器的推力信号得到推力变化值，当推力变化值大于预设的推力变化值时，控制驱动组件的转动速度减小以控制机器人减速或停止，即机器人控制器8还用于根据所述单轴力传感器的推力信号得到推力变化值，当推力变化值大于预设的推力变化值时，控制电机的转动速度减小以控制机器人减速或停止。具体的，当使用者由于失去平衡或腿部无力支撑身体向前跌倒的时候，把手5处传感器将检测到推力突然增大，或推力急速变化。此时，电机被控制减速以防止使用者跌倒。
在具体实施中，所述转动组件包括第一驱动电缸6，控制组件还用于通过控制所述第一驱动电缸6的伸缩以调整底盘1和支撑组件7之间的角度。控制组件与第一驱动电缸6电连接，当使用者需要从床上或椅子上进行到站立状态，控制组件控制第一驱动电缸6的驱动杆缩短，进而调整支撑组件7的倾斜角度以使支撑组件7的高度相对变低，机器人处于如图2所示的状态，此时使用者可以靠在机器人的扶手4上，接着通过控制组件控制第一驱动电缸6的驱动杆伸长，进而调整支撑组件7的倾斜角度以使支撑组件7的高度相对变高可以恢复到初始状态，从而带动使用者的身体站立。
在具体实施中，所述支撑组件7包括支撑杆71和与支撑杆71一端固定连接的第二驱动电缸72，所述支撑杆71的另一端连接有所述扶手4，所述第二驱动电缸72相对于所述支撑杆71的另一端与所述底盘1枢转连接；控制组件还用于通过控制第二驱动电缸72的伸缩以调整所述扶手4与所述底盘1的距离。也就是说，控制组件与第二驱动电缸72电连接，通过控制第二驱动电缸72的伸缩从而可以调整机器人的高度，使得机器人处于升高的状态，使得机器人可以适应不同身高的使用者需求，方便使用者的使用。
在具体实施中，机器人包括前后共4个被动全向轮3，在车身的中间部分设有2个由电机驱动的主动轮2。机器人设有扶手4，可将使用者身体连接在车身上，防止腿部力量不足引起的跌倒，进一步提高行走安全性。扶手4采用软性材料，结构上符合人体理工学，使用者通过扶手4可手扶机器人前行，也可以将前半身趴伏在机器人上行走。另外，扶手4上安装两个把手5，其中一个把手5上安装单轴力传感器，通过检测使用者推动机器人的力量控制电机运动，从而带动机器人移动。该机器人具有智能跌倒检测功能，当使用者有跌倒危险时电机会控制机器人减速或停止。具体的，智能跌倒检测功能主要通过检测电机的电流参数和机器人的加速度参数的两个或其中来实现对使用者是否有跌倒趋势进行判断。对于检测电机的电流参数，当使用者突然加速向前跌倒时人对于机器人产生了一个向前的推力，该力量会导致电机转动的加速，电机的加速运行必然引起电流变化，通过判断该电流的变化我们可以得知使用者是否有跌倒的危险；对于机器人的加速度参数，当使用者跌倒推动机器人的同时，机器人产生一个向前的加速度，该加速度将远大于机器人正常行走时的加速度，以此判定使用者是否跌倒。综合以上两种方法我们可以检测使用者是否有跌倒的趋势。当检测到跌倒的情况，机器人控制器88将控制机器人的速度逐渐减少直到机器人停止运动。
在具体实施中，底盘1中安装有陀螺仪，陀螺仪用于车体倾斜角度，当机器人位于斜坡时会根据倾斜的角度进行重力补偿，防止机器人从斜坡上下滑。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (9)
1.一种辅助行走机器人，其特征在于：所述机器人包括：
底盘和支撑组件，所述支撑组件的一端与所述底盘枢转连接，所述支撑组件的另一端设有扶手；
转动组件，所述转动组件的一端与所述底盘枢转连接，所述转动组件的另一端与所述支撑组件枢转连接；
车身检测组件，设置在所述底盘的底部；
行走组件，设置在所述底盘的底部；
驱动组件，设置在所述底盘的底部和行走组件之间，用于驱动行走组件的移动以带动所述底盘的移动；
控制组件，用于当车身检测组件检测到机器人的加速度值大于预设的加速度值时，控制驱动组件的转动速度减小以控制机器人减速或停止。
2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述底盘包括U型车体框架，所述行走组件包括两个主动轮和四个全向轮，所述两个主动轮和四个全向轮均设置在所述U型车体框架的底部。
3.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：两个主动轮一一对应设置在所述U型车体框架的两臂部的中间位置。
4.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述行走组件还包括两个弹簧悬挂元件，每个所述弹簧悬挂元件设置在一个主动轮和所述U型车体框架之间。
5.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述四个全向轮均为可锁定转动方向的全向轮。
6.如权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述机器人还包括设置在扶手上的两个把手、单轴力传感器和电容式接触传感器，所述单轴力传感器设置在两个把手的其中一个上，所述电容式接触传感器设置在两个把手的另一个上；
控制组件，用于获取到所述单轴力传感器的推力信号和电容式接触传感器的感应信号时，控制驱动组件开始转动以带动行走组件的移动。
7.如权利要求5所述的机器人，其特征在于：所述控制组件还用于根据所述单轴力传感器的推力信号得到推力变化值，当推力变化值大于预设的推力变化值时，控制驱动组件的转动速度减小以控制机器人减速或停止。
8.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述转动组件包括第一驱动电缸；
控制组件还用于通过控制所述第一驱动电缸的伸缩以调整底盘和支撑组件之间的角度。
9.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述支撑组件包括支撑杆和与支撑杆一端固定连接的第二驱动电缸，所述支撑杆的另一端连接有所述扶手，所述第二驱动电缸相对于所述支撑杆的另一端与所述底盘枢转连接；
控制组件还用于通过控制第二驱动电缸的伸缩以调整所述扶手与所述底盘的距离。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190705 |