CN112873167B - 机器人防跌倒装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机器人防跌倒装置，包括智能机器人，所述智能机器人上设置有用于在智能机器人运动过程中出现意外跌倒情况时及时检测判断的功能检测部件，且设置有用于在智能机器人跌倒时及时弹出并提供支撑能力的弹射转动部件，此机器人防跌倒装置，以区别于现有技术，使得智能机器人在突发情况下意外跌倒时，通过功能检测部件实时进行检测并作出判断，进而调控弹射转动部件及时弹出并将智能机器人进行支撑，从而减少对表层材料的损坏，同时保证智能机器人避免出现因跌倒而导致的故障问题，使智能机器人正常工作。

Description

机器人防跌倒装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为机器人防跌倒装置。

背景技术

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成，它可以接受人类指挥，也可以运行预先编排的程序，还可以依据人工智能技术制定的原则行动，在中国，机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人，所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等，随着机器人技术的迅速发展，机器人可以协助或代替人类从事例如生产、建造等枯燥、笨重的工作，因而应用得到日益广泛。

然而，我们在实际使用时发现，现有的机器人在使用过程中，会因速度过快、路面障碍和控制部件故障等突发问题导致机器人出现意外跌倒的情况，不仅耽误工作时间，而且会对机器人表层材料有所损坏，同时，在跌倒时，极易导致内部接头或者紧固螺栓松动，进而出现一系列故障问题，导致无法正常工作，为此，我们提出机器人防跌倒装置。

发明内容

本发明的目的在于提供机器人防跌倒装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：机器人防跌倒装置，包括智能机器人，所述智能机器人上设置有用于在智能机器人运动过程中出现意外跌倒情况时及时检测判断的功能检测部件，且设置有用于在智能机器人跌倒时及时弹出并提供支撑能力的弹射转动部件，以区别于现有技术，使得智能机器人在突发情况下意外跌倒时，通过功能检测部件实时进行检测并作出判断，进而调控弹射转动部件及时弹出并将智能机器人进行支撑，从而减少对表层材料的损坏，同时保证智能机器人避免出现因跌倒而导致的故障问题，使智能机器人正常工作。

优选的，所述功能检测部件包括安装在智能机器人底部内侧的控制终端，所述控制终端上设置有用于方便检测判断是否会跌倒的调控件，所述智能机器人底部内侧安装有多个用于支撑定位的工作箱，所述工作箱内均设置有用于根据判断结果及时作出反应的驱动件，通过功能检测部件，则保证实时进行检测并作出判断，进而调控弹射转动部件及时弹出并将智能机器人进行支撑。

优选的，所述调控件包括安装在控制终端底部的红外线高度测量仪，所述工作箱顶部一侧均固定有安装座，所述安装座上安装有电磁铁，所述电磁铁与控制终端之间均通过线束电性连接，通过调控件，则保证有效控制配重块使用。

优选的，所述驱动件包括连接在电磁铁端部且与电磁铁相配合使用的配重块，所述工作箱上开设有用于方便滑动的滑槽，所述滑槽内滑动连接有齿条，所述配重块固定在齿条靠近电磁铁一侧顶部，所述工作箱内通过轴承转动安装有转动轴，所述转动轴外固定有与齿条相配合使用的传动齿轮，且外侧设置有用于方便转动使用的传动件，通过驱动件，则保证配合配重块使用，进而将力进行转化。

优选的，所述传动件包括安装在工作箱远离电磁铁一侧中部的辅助箱，所述辅助箱与工作箱内部相连通，且通过轴承转动安装有旋转轴，所述转动轴和旋转轴外侧均固定有相配合使用的传动锥齿轮，所述旋转轴外侧固定有用于带动弹射转动部件使用的偏转杆，所述辅助箱上开设有用于方便偏转杆转动使用的转动槽，通过传动件，则保证通过偏转杆进行击打弹射转动部件，进而实现对智能机器人的支撑定位。

优选的，所述弹射转动部件包括多个分别均匀活动贯穿智能机器人侧壁的滑动杆，所述智能机器人侧壁上开设有多个用于方便转动调节的弹射槽，所述弹射槽内均通过轴承转动安装有主轴，所述主轴上均设置有用于在智能机器人意外跌倒时及时弹射支撑的支撑件，多个所述滑动杆上分别设置有与偏转杆相配合使用的卡接件，通过弹射转动部件，则保证在跌倒时有效的对智能机器人进行支撑。

优选的，所述支撑件包括固定在主轴外侧的U形座，所述主轴外侧套设有扭簧，所述扭簧两端分别与智能机器人主体和U形座相固定，所述主轴外侧通过轴承转动安装有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮底部固定有端部固定在智能机器人上的定位板，所述U形座远离主轴一侧通过轴承转动安装有短轴，所述短轴上固定有与主动锥齿轮相配合使用的从动锥齿轮，所述短轴远离从动锥齿轮一端固定有支撑连杆，通过支撑件，则保证在智能机器人跌倒时，弹射该方向上的支撑连杆进行支撑。

优选的，所述卡接件包括固定在多个滑动杆靠近偏转杆一侧的同步杆，所述智能机器人内壁上开设有多个用于方便滑动的移位通槽，多个所述移位通槽内均滑动连接有固定在滑动杆上的滑块，所述支撑连杆靠近移位通槽一端开设有多个用于方便调节的矩形槽，所述矩形槽内滑动连接有活动贯穿支撑连杆的移位杆，所述移位杆靠近同步杆一端与滑动杆相配合使用，且远离同步杆一端设置有用于方便调节的弹性件，通过卡接件，则保证在机器人正常工作时，支撑连杆能够卡接在弹射槽内。

优选的，所述弹性件包括活动连接在移位杆远离同步杆一端的移位板，所述移位板上开设有用于方便移位杆调节的直槽口，所述支撑连杆和智能机器人上均开设有用于方便弹性卡接的卡槽，所述移位板靠近卡槽一侧均固定有连接杆，多个所述连接杆端部固定有滑动在卡槽内的卡接板，且外侧均套设有复位弹簧，多个所述复位弹簧两端分别与支撑连杆和卡接板相接触，通过弹性件，则保证对支撑连杆进行有效的卡接定位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明以区别于现有技术，使得智能机器人在突发情况下意外跌倒时，通过功能检测部件实时进行检测并作出判断，进而调控弹射转动部件及时弹出并将智能机器人进行支撑，从而减少对表层材料的损坏，同时保证智能机器人避免出现因跌倒而导致的故障问题，使智能机器人正常工作。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体结构正常工作状态示意图；

图3为本发明整体结构出现晃动状态示意图；

图4为本发明图1另一方位结构示意图；

图5为本发明图4部分结构示意图；

图6为本发明功能检测部件部分结构示意图；

图7为本发明图6局剖结构示意图；

图8为本发明图4局剖结构示意图；

图9为本发明卡接件部分结构示意图；

图10为本发明支撑件结构示意图；

图11为本发明A区放大结构示意图；

图12为本发明B区放大结构示意图；

图13为本发明C区放大结构示意图。

图中：1-智能机器人；2-功能检测部件；3-弹射转动部件；4-控制终端；5-调控件；6-工作箱；7-驱动件；8-红外线高度测量仪；9-安装座；10-电磁铁；11-配重块；12-滑槽；13-齿条；14-转动轴；15-传动齿轮；16-传动件；17-辅助箱；18-旋转轴；19-传动锥齿轮；20-偏转杆；21-转动槽；22-滑动杆；23-弹射槽；24-主轴；25-支撑件；26-卡接件；27-U形座；28-扭簧；29-主动锥齿轮；30-定位板；31-短轴；32-从动锥齿轮；33-支撑连杆；34-同步杆；35-移位通槽；36-滑块；37-矩形槽；38-移位杆；39-弹性件；40-移位板；41-直槽口；42-卡槽；43-连接杆；44-卡接板；45-复位弹簧。

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。

请参阅图1-13，本发明提供一种技术方案：机器人防跌倒装置，包括智能机器人1，所述智能机器人1为现有常见的机器人结构，在此不多做赘述；

所述智能机器人1上设置有用于在智能机器人1运动过程中出现意外跌倒情况时及时检测判断的功能检测部件2，且设置有用于在智能机器人1跌倒时及时弹出并提供支撑能力的弹射转动部件3，在使用时，当智能机器人1出现意外跌倒时，红外线高度测量仪8持续对地面进行高度测量，并将计算结果反馈给控制终端4，控制终端4通过以下算法进行判断智能机器人1是否跌倒，算法如下：智能机器人1在正常工作时，红外线高度测量仪8测量距地面高度h₀，红外线高度测量仪8距智能机器人1一侧距离为s，此时可算出

α₀＝arctan h₀/s,

当智能机器人1为跌倒状态临界时，红外线高度测量仪8测量距地面高度h_临界，红外线高度测量仪8距智能机器人1一侧仍为距离为s，此时可算出

α_临界＝arctan h_临界/s，

当智能机器人1出现晃动时，红外线高度测量仪8测量距地面高度h，红外线高度测量仪8距智能机器人1一侧仍为距离为s，此时可算出

α＝arctan h/s，

当α>α_临界时，此时通过控制终端4将电磁铁10进行断电，进而使配重块11在重力作用下向下移动，配重块11带动齿条13在滑槽12内滑动，齿条13带动传动齿轮15转动，并通过转动轴14带动传动锥齿轮19转动，进而带动辅助箱17内与之啮合的传动锥齿轮19转动，传动锥齿轮19带动旋转轴18转动，旋转轴18带动偏转杆20，然后偏转杆20带动同步杆34移位，进而通过滑动杆22带动移位杆38向前移动，并在直槽口41的作用下带动移位板40向后移位，进而带动连接杆43向矩形槽37内移动，同时带动卡接板44向后移动，在同时卡接板44挤压复位弹簧45，取消卡合，然后在扭簧28的作用下，支撑连杆33绕主轴24转动弹出，在转动过程中，主轴24带动U形座27、短轴31和支撑连杆33转动，因主动锥齿轮29通过定位板30固定，因此在转动过程中，从动锥齿轮32会绕短轴31自转，进而实现支撑连杆33在弹射过程中的同步转动，并将智能机器人1稳定的支撑在地面上，支撑完成后，由工作人员将智能机器人1扶正，此时红外线高度测量仪8再次进行高度检测，

当α＜α_临界时，控制终端4将电磁铁10通电，使配重块11回复到初始状态，使得智能机器人1在突发情况下意外跌倒时，通过功能检测部件2实时进行检测并作出判断，进而调控弹射转动部件3及时弹出并将智能机器人1进行支撑，从而减少对表层材料的损坏，同时保证智能机器人1避免出现因跌倒而导致的故障问题，使智能机器人1正常工作。

所述功能检测部件2包括安装在智能机器人1底部内侧的控制终端4，所述控制终端4上设置有用于方便检测判断是否会跌倒的调控件5，所述智能机器人1底部内侧安装有多个用于支撑定位的工作箱6，所述工作箱6内均设置有用于根据判断结果及时作出反应的驱动件7，在使用时，当智能机器人1出现意外跌倒时，红外线高度测量仪8持续对地面进行高度测量，并将计算结果反馈给控制终端4，控制终端4通过以下算法进行判断智能机器人1是否跌倒，算法如下：智能机器人1在正常工作时，红外线高度测量仪8测量距地面高度h₀，红外线高度测量仪8距智能机器人1一侧距离为s，此时可算出

α₀＝arctan h₀/s,

当智能机器人1为跌倒状态临界时，红外线高度测量仪8测量距地面高度h_临界，红外线高度测量仪8距智能机器人1一侧仍为距离为s，此时可算出

α_临界＝arctan h_临界/s，

当智能机器人1出现晃动时，红外线高度测量仪8测量距地面高度h，红外线高度测量仪8距智能机器人1一侧仍为距离为s，此时可算出

α＝arctan h/s，

当α>α_临界时，此时通过控制终端4将电磁铁10进行断电，进而使配重块11在重力作用下向下移动，配重块11带动齿条13在滑槽12内滑动，齿条13带动传动齿轮15转动，并通过转动轴14带动传动锥齿轮19转动，进而带动辅助箱17内与之啮合的传动锥齿轮19转动，传动锥齿轮19带动旋转轴18转动，旋转轴18带动偏转杆20，支撑完成后，由工作人员将智能机器人1扶正，此时红外线高度测量仪8再次进行高度检测，

当α＜α_临界时，控制终端4将电磁铁10通电，使配重块11回复到初始状态，保证实时进行检测并作出判断，进而调控弹射转动部件3及时弹出并将智能机器人1进行支撑。

所述调控件5包括安装在控制终端4底部的红外线高度测量仪8，所述工作箱6顶部一侧均固定有安装座9，所述安装座9上安装有电磁铁10，所述电磁铁10与控制终端4之间均通过线束电性连接，在使用时，通过控制终端4实现电磁铁10的通电和断电，有效控制配重块11使用。

所述驱动件7包括连接在电磁铁10端部且与电磁铁10相配合使用的配重块11，所述工作箱6上开设有用于方便滑动的滑槽12，所述滑槽12内滑动连接有齿条13，所述配重块11固定在齿条13靠近电磁铁10一侧顶部，所述工作箱6内通过轴承转动安装有转动轴14，所述转动轴14外固定有与齿条13相配合使用的传动齿轮15，且外侧设置有用于方便转动使用的传动件16，在使用时，配重块11向下移动，配重块11带动齿条13在滑槽12内滑动，齿条13带动传动齿轮15转动，保证配合配重块11使用，进而将力进行转化。

所述传动件16包括安装在工作箱6远离电磁铁10一侧中部的辅助箱17，所述辅助箱17与工作箱6内部相连通，且通过轴承转动安装有旋转轴18，所述转动轴14和旋转轴18外侧均固定有相配合使用的传动锥齿轮19，所述旋转轴18外侧固定有用于带动弹射转动部件3使用的偏转杆20，所述辅助箱17上开设有用于方便偏转杆20转动使用的转动槽21，在使用时，通过转动轴14带动传动锥齿轮19转动，进而带动辅助箱17内与之啮合的传动锥齿轮19转动，传动锥齿轮19带动旋转轴18转动，旋转轴18带动偏转杆20，通过偏转杆20进行击打弹射转动部件3，进而实现对智能机器人1的支撑定位。

所述弹射转动部件3包括多个分别均匀活动贯穿智能机器人1侧壁的滑动杆22，所述智能机器人1侧壁上开设有多个用于方便转动调节的弹射槽23，所述弹射槽23内均通过轴承转动安装有主轴24，所述主轴24上均设置有用于在智能机器人1意外跌倒时及时弹射支撑的支撑件25，多个所述滑动杆22上分别设置有与偏转杆20相配合使用的卡接件26，在使用时，偏转杆20带动同步杆34移位，进而通过滑动杆22带动移位杆38向前移动，并在直槽口41的作用下带动移位板40向后移位，进而带动连接杆43向矩形槽37内移动，同时带动卡接板44向后移动，在同时卡接板44挤压复位弹簧45，取消卡合，然后在扭簧28的作用下，支撑连杆33绕主轴24转动弹出，在转动过程中，主轴24带动U形座27、短轴31和支撑连杆33转动，因主动锥齿轮29通过定位板30固定，因此在转动过程中，从动锥齿轮32会绕短轴31自转，进而实现支撑连杆33在弹射过程中的同步转动，并将智能机器人1稳定的支撑在地面上，在跌倒时有效的对智能机器人1进行支撑。

所述支撑件25包括固定在主轴24外侧的U形座27，所述主轴24外侧套设有扭簧28，所述扭簧28两端分别与智能机器人1主体和U形座27相固定，所述主轴24外侧通过轴承转动安装有主动锥齿轮29，所述主动锥齿轮29底部固定有端部固定在智能机器人1上的定位板30，所述U形座27远离主轴24一侧通过轴承转动安装有短轴31，所述短轴31上固定有与主动锥齿轮29相配合使用的从动锥齿轮32，所述短轴31远离从动锥齿轮32一端固定有支撑连杆33，在使用时，在扭簧28的作用下，支撑连杆33绕主轴24转动弹出，在转动过程中，主轴24带动U形座27、短轴31和支撑连杆33转动，因主动锥齿轮29通过定位板30固定，因此在转动过程中，从动锥齿轮32会绕短轴31自转，进而实现支撑连杆33在弹射过程中的同步转动，并将智能机器人1稳定的支撑在地面上，在智能机器人1跌倒时，弹射该方向上的支撑连杆33进行支撑。

所述卡接件26包括固定在多个滑动杆22靠近偏转杆20一侧的同步杆34，所述智能机器人1内壁上开设有多个用于方便滑动的移位通槽35，多个所述移位通槽35内均滑动连接有固定在滑动杆22上的滑块36，所述支撑连杆33靠近移位通槽35一端开设有多个用于方便调节的矩形槽37，所述矩形槽37内滑动连接有活动贯穿支撑连杆33的移位杆38，所述移位杆38靠近同步杆34一端与滑动杆22相配合使用，且远离同步杆34一端设置有用于方便调节的弹性件39，在使用时，偏转杆20带动同步杆34移位，进而通过滑动杆22带动移位杆38向前移动，并在直槽口41的作用下带动移位板40向后移位，在智能机器人1正常工作时，支撑连杆33能够卡接在弹射槽23内。

所述弹性件39包括活动连接在移位杆38远离同步杆34一端的移位板40，所述移位板40上开设有用于方便移位杆38调节的直槽口41，所述支撑连杆33和智能机器人1上均开设有用于方便弹性卡接的卡槽42，所述移位板40靠近卡槽42一侧均固定有连接杆43，多个所述连接杆43端部固定有滑动在卡槽42内的卡接板44，且外侧均套设有复位弹簧45，多个所述复位弹簧45两端分别与支撑连杆33和卡接板44相接触，在使用时，带动卡接板44向后移动，在同时卡接板44挤压复位弹簧45，取消卡槽42卡合，保证对支撑连杆33进行有效的卡接定位。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.机器人防跌倒装置，包括智能机器人(1)，其特征在于：所述智能机器人(1)上设置有用于在智能机器人(1)运动过程中出现意外跌倒情况时及时检测判断的功能检测部件(2)，且设置有用于在智能机器人(1)跌倒时及时弹出并提供支撑能力的弹射转动部件(3)；所述功能检测部件(2)包括安装在智能机器人(1)底部内侧的控制终端(4)，所述控制终端(4)上设置有用于方便检测判断是否会跌倒的调控件(5)，所述智能机器人(1)底部内侧安装有多个用于支撑定位的工作箱(6)，所述工作箱(6)内均设置有用于根据判断结果及时作出反应的驱动件(7)；所述调控件(5)包括安装在控制终端(4)底部的红外线高度测量仪(8)，所述工作箱(6)顶部一侧均固定有安装座(9)，所述安装座(9)上安装有电磁铁(10)，所述电磁铁(10)与控制终端(4)之间均通过线束电性连接；所述驱动件(7)包括连接在电磁铁(10)端部且与电磁铁(10)相配合使用的配重块(11)，所述工作箱(6)上开设有用于方便滑动的滑槽(12)，所述滑槽(12)内滑动连接有齿条(13)，所述配重块(11)固定在齿条(13)靠近电磁铁(10)一侧顶部，所述工作箱(6)内通过轴承转动安装有转动轴(14)，所述转动轴(14)外固定有与齿条(13)相配合使用的传动齿轮(15)，且外侧设置有用于方便转动使用的传动件(16)；所述传动件(16)包括安装在工作箱(6)远离电磁铁(10)一侧中部的辅助箱(17)，所述辅助箱(17)与工作箱(6)内部相连通，且通过轴承转动安装有旋转轴(18)，所述转动轴(14)和旋转轴(18)外侧均固定有相配合使用的传动锥齿轮(19)，所述旋转轴(18)外侧固定有用于带动弹射转动部件(3)使用的偏转杆(20)，所述辅助箱(17)上开设有用于方便偏转杆(20)转动使用的转动槽(21)；所述弹射转动部件(3)包括多个分别均匀活动贯穿智能机器人(1)侧壁的滑动杆(22)，所述智能机器人(1)侧壁上开设有多个用于方便转动调节的弹射槽(23)，所述弹射槽(23)内均通过轴承转动安装有主轴(24)，所述主轴(24)上均设置有用于在智能机器人(1)意外跌倒时及时弹射支撑的支撑件(25)，多个所述滑动杆(22)上分别设置有与偏转杆(20)相配合使用的卡接件(26)。

2.根据权利要求1所述的机器人防跌倒装置，其特征在于：所述支撑件(25)包括固定在主轴(24)外侧的U形座(27)，所述主轴(24)外侧套设有扭簧(28)，所述扭簧(28)两端分别与智能机器人(1)主体和U形座(27)相固定，所述主轴(24)外侧通过轴承转动安装有主动锥齿轮(29)，所述主动锥齿轮(29)底部固定有端部固定在智能机器人(1)上的定位板(30)，所述U形座(27)远离主轴(24)一侧通过轴承转动安装有短轴(31)，所述短轴(31)上固定有与主动锥齿轮(29)相配合使用的从动锥齿轮(32)，所述短轴(31)远离从动锥齿轮(32)一端固定有支撑连杆(33)。

3.根据权利要求2所述的机器人防跌倒装置，其特征在于：所述卡接件(26)包括固定在多个滑动杆(22)靠近偏转杆(20)一侧的同步杆(34)，所述智能机器人(1)内壁上开设有多个用于方便滑动的移位通槽(35)，多个所述移位通槽(35)内均滑动连接有固定在滑动杆(22)上的滑块(36)，所述支撑连杆(33)靠近移位通槽(35)一端开设有多个用于方便调节的矩形槽(37)，所述矩形槽(37)内滑动连接有活动贯穿支撑连杆(33)的移位杆(38)，所述移位杆(38)靠近同步杆(34)一端与滑动杆(22)相配合使用，且远离同步杆(34)一端设置有用于方便调节的弹性件(39)。

4.根据权利要求3所述的机器人防跌倒装置，其特征在于：所述弹性件(39)包括活动连接在移位杆(38)远离同步杆(34)一端的移位板(40)，所述移位板(40)上开设有用于方便移位杆(38)调节的直槽口(41)，所述支撑连杆(33)和智能机器人(1)上均开设有用于方便弹性卡接的卡槽(42)，所述移位板(40)靠近卡槽(42)一侧均固定有连接杆(43)，多个所述连接杆(43)端部固定有滑动在卡槽(42)内的卡接板(44)，且外侧均套设有复位弹簧(45)，多个所述复位弹簧(45)两端分别与支撑连杆(33)和卡接板(44)相接触。

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