CN112754872A - 一种辅助机器人行走的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种辅助机器人行走的方法，所述方法包括：通过分析地面信息来确定行走机器人的控制模式；基于确定的控制模式生成动作指令，以控制行走机器人；通过感测或测量行走机器人的至少一个关节的动作来收集动作信息；基于收集到的动作信息来确定所述至少一个关节的动作状态；基于所确定的所述至少一个关节的动作状态来修正所述动作指令。进行地面信息检测，以基于当前地面生成动作指令，从而辅助行走机器人进行当前路面下的适应性行走；检测各关节信息，以实时对动作指令进行修正，保证行走机器人的行走平衡和行走流畅性。

Description

一种辅助机器人行走的方法
技术领域
本发明涉及行走机器人领域，具体涉及一种辅助机器人行走的方法。
背景技术
辅助行走设备是辅助用户执行行走的动作的设备。用户可能由于包括弱腿部肌肉强度(由例如先天原因(诸如，遗传缺陷)或后天原因(诸如，疾病或事故)而导致)的各种原因而会行走困难。
辅助行走设备可包括帮助行走车和辅助行走机器人。在辅助行走车中，安装有旋转单元和用于支撑用户的支撑部，并且旋转单元和支撑部响应于用户施加的推力被移动。
另一方面，辅助行走机器人被固定到用户的腿部，并通过将行走所需的力量施加到肌肉来补充行走所需的力量的不足。例如，辅助行走机器人可被固定到用户的大腿或小腿，并使用各种机械单元(诸如电机等)帮助肌肉和关节的运动以帮助用户执行行走的动作。然而，在传统的辅助行走机器人遇到地形之前，传统的辅助行走机器人不能预期地形的类别。
发明内容
为了解决上述问题，提供一种能够识别周围环境并快速地对周围环境做出响应的行走机器人，本发明设计了一种辅助机器人行走的方法。
本发明的具体技术方案为：一种辅助机器人行走的方法，所述方法包括：通过分析地面信息来确定行走机器人的控制模式；
基于确定的控制模式生成动作指令，以控制行走机器人；
通过感测或测量行走机器人的至少一个关节的动作来收集动作信息；
基于收集到的动作信息来确定所述至少一个关节的动作状态；
基于所确定的所述至少一个关节的动作状态来修正所述动作指令。
如上所述的辅助机器人行走的方法，作为优选地，所述方法还包括：获得地面信息，通过雷达探测仪进行地面信息获取，所述雷达探测仪设置于所述行走机器人上。
如上所述的辅助机器人行走的方法，作为优选地，其中，获得地面信息的步骤包括：
经由雷达探测仪获得关于所述地形的数据；
基于获得的地形数据创建虚拟地图。
如上所述的辅助机器人行走的方法，作为优选地，地面信息包括关于位于相对于辅助行走机器人的行走方向的前向、后向和侧向中的至少一个方向上的地形信息。
如上所述的辅助机器人行走的方法，作为优选地，所述地形信息包括平地地面、上坡倾斜地面、下坡倾斜地面、上行楼梯地面、下行楼梯地面和障碍地面中的至少一者。
如上所述的辅助机器人行走的方法，作为优选地，所述方法还包括：确定动作状态：基于修正后的所述动作指令来确定所述至少一个关节的动作状态是否被改变。
如上所述的辅助机器人行走的方法，作为优选地，所述至少一个关节包括髋关节、膝关节和踝关节中至少一者。
如上所述的辅助机器人行走的方法，作为优选地，所述方法还包括手动操作模式，通讯连接操作手柄，通过所述操作手柄发出动作指令。
如上所述的辅助机器人行走的方法，作为优选地，所述方法还包括：所述手动模式下通过操作手柄发出的动作指令的优先级高于所述自动生成的动作指令。
有益技术效果：进行地面信息检测，以基于当前地面生成动作指令，从而辅助行走机器人进行当前路面下的适应性行走；检测各关节信息，以实时对动作指令进行修正，保证行走机器人的行走平衡和行走流畅性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
其中：
图1是本申请实施例中所提供辅助机器人行走的方法的线框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、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。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
一种辅助机器人行走的方法，所述方法包括：通过分析地面信息来确定行走机器人的控制模式；
基于确定的控制模式生成动作指令，以控制行走机器人；
通过感测或测量行走机器人的至少一个关节的动作来收集动作信息；
基于收集到的动作信息来确定所述至少一个关节的动作状态；
基于所确定的所述至少一个关节的动作状态来修正所述动作指令。
进行地面信息检测，以基于当前地面生成动作指令，从而辅助行走机器人进行当前路面下的适应性行走；检测各关节信息，以实时对动作指令进行修正，保证行走机器人的行走平衡和行走流畅性。
所述方法还包括：获得地面信息，通过雷达探测仪进行地面信息获取，所述雷达探测仪设置于所述行走机器人上。
雷达探测仪可以是一个或更多个，所述一个或更多个雷达探测仪在地面的障碍或改变之前的充足的时间采集关于佩戴者的行走路径上的障碍的存在或地面的改变的信息，从而可根据障碍的存在或地面的改变被适当地生产动作指令。
在一些实时例中，可通过采集从地面反射或由地面产生的可见光或红外线来采集地面数据。地面数据采集单元也可使用光线(诸如，可见光、红外线或激光)，使用电磁波(诸如，超短波或微波)或使用超声波，来采集地面数据。
更进一步的，辅助行走机器人可以与增强现实(AR)或混合现实(MR)眼镜连接，增强现实眼镜上包含有摄像头，通过增强现实眼镜上的摄像头进一步获取并分析地面的障碍或平整情况，将所获得的地面情况信息传送给辅助行走机器人，对雷达探测仪所获得的地面信息进行修正或调整；同时，也可以将雷达探测仪所获得的地面信息传送至增强现实或混合现实眼镜进行显示。
在另一个实施例中，辅助行走机器人的脚底部位设置有多个压力传感器，在辅助行走机器人行走过程中，搜集压力传感器的数值，并将压力传感器数值换算成地面平整情况，将地面平整情况数据与雷达探测仪所采集的数据合并后可以对行走时踩踏的力量进行调整。
雷达探测仪可采集关于辅助行走机器人的期望的(或可选择地，预定的)范围内的地面的数据。例如，雷达探测仪可采集关于位置靠近佩戴者的地面的数据。
根据一些示例实施例，雷达探测仪也可采集关于位置远离佩戴者的地面的数据。
根据一些示例实施例，雷达探测仪可采集关于位于沿佩戴者的行走方向的前面的地面的数据。
根据一些示例实施例，雷达探测仪可采集关于位于沿佩戴者的行走方向的侧面或后面的地面的数据。地面数据的采集范围可通过雷达探测仪的相机或三维(3D)深度传感器的方向或观看角度来确定。地面数据的采集范围可由辅助行走机器人的设计者或根据用户的选择来确定。
本发明还具有如下实施方式，获得地面信息的步骤包括：经由雷达探测仪获得关于所述地形的数据；基于获得的地形数据创建虚拟地图。地面信息包括关于位于相对于辅助行走机器人的行走方向的前向、后向和侧向中的至少一个方向上的地形信息。所述地形信息包括平地地面、上坡倾斜地面、下坡倾斜地面、上行楼梯地面、下行楼梯地面和障碍地面中的至少一者。
雷达探测仪可面向佩戴者的行走方向的前面、后面和侧面中的一个或多个方向。例如，雷达探测仪可面向沿行走方向的前面以便采集关于位于沿佩戴者的行走方向的前面的地面的地面数据，或者可面向行走方向的侧面或后面以便采集关于位于佩戴者的行走方向的侧面或后面的地面数据。
本发明还具有如下实施方式，所述方法还包括：确定动作状态：基于修正后的所述动作指令来确定所述至少一个关节的动作状态是否被改变。所述至少一个关节包括髋关节、膝关节和踝关节中至少一者。
行走辅助机器人的具有感测单元，可感测至少一个关节的动作。为了控制每个关节(诸如，左髋关节、右髋关节、左膝关节和右膝关节)，可单独地确定每个关节的动作，并基于被确定的结果来产生单独的控制信号。因此，在所有的行走阶段连续地确定左髋关节和右髋关节以及左膝关节和右膝关节的动作，并基于被确定的动作来计算运动信息。
在一些实施例中，所述方法还包括手动操作模式，通讯连接操作手柄，通过所述操作手柄发出动作指令。
所述方法还包括：所述手动模式下通过操作手柄发出的动作指令的优先级高于所述自动生成的动作指令。用户可通过手动操作进行行走辅助机器人控制。
在一些实施例中，基于地面信息的不同，所述控制模式包括上坡模式、下坡模式、台阶模式、平坦模式、坎坷模式的至少一者；
通过不同模式下对行走机器人的控制增加使用者的使用体验，保证平稳的行走效果。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上实施方式仅用于说明本申请实施例，而非对本申请实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请实施例的范畴，本申请实施例的专业保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种辅助机器人行走的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过分析地面信息来确定行走机器人的控制模式；
基于确定的控制模式生成动作指令，以控制行走机器人；
通过感测或测量行走机器人的至少一个关节的动作来收集动作信息；
基于收集到的动作信息来确定所述至少一个关节的动作状态；
基于所确定的所述至少一个关节的动作状态来修正所述动作指令。
2.根据权利要求1所述的辅助机器人行走的方法，其特征在于，所述方法还包括：获得地面信息，通过雷达探测仪进行地面信息获取，所述雷达探测仪设置于所述行走机器人上。
3.根据权利要求2所述的辅助机器人行走的方法，其特征在于，其中，获得地面信息的步骤包括：
经由雷达探测仪获得关于所述地形的数据；
基于获得的地形数据创建虚拟地图。
4.根据权利要求3所述的辅助机器人行走的方法，其特征在于，地面信息包括关于位于相对于辅助行走机器人的行走方向的前向、后向和侧向中的至少一个方向上的地形信息。
5.根据权利要求4所述的辅助机器人行走的方法，其特征在于，所述地形信息包括平地地面、上坡倾斜地面、下坡倾斜地面、上行楼梯地面、下行楼梯地面和障碍地面中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的辅助机器人行走的方法，其特征在于，所述方法还包括：确定动作状态：基于修正后的所述动作指令来确定所述至少一个关节的动作状态是否被改变。
7.根据权利要求1-6任一所述的辅助机器人行走的方法，其特征在于，所述至少一个关节包括髋关节、膝关节和踝关节中至少一者。
8.根据权利要求1所述的辅助机器人行走的方法，其特征在于，所述方法还包括手动操作模式，通讯连接操作手柄，通过所述操作手柄发出动作指令。
9.根据权利要求8所述的辅助机器人行走的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述手动模式下通过操作手柄发出的动作指令的优先级高于所述自动生成的动作指令。
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