一种移动机器人及其防倾覆方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人技术领域，尤其涉及一种移动机器人及其防倾覆方法和装置。该方法包括接收多个姿态传感器的信息，根据多个姿态传感器的信息判断移动机器人的倾覆状态，若移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，则根据多个姿态传感器的信息计算重心投影偏移矢量d，根据重心投影偏移矢量d，控制移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。当移动机器人遇到凹凸不平、坡道等复杂地形或受到外力作用，移动机器人由于重心偏移而可能发生倾覆，根据重心投影偏移矢量d，控制移动机器人的角速度与线速度，可使移动机器人回复到稳定状态，从而降低了移动机器人由于倾覆带来的损坏，避免经济损失。

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人及其防倾覆方法和装置
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种移动机器人及其防倾覆方法和装置。
技术介绍
轮式移动机器人因其结构简单、承载大、控制机动灵活等优点，而被多数服务移动机器人作为移动机构，如扫地移动机器人，送餐迎宾移动机器人，安防巡逻移动机器人等。当遇到凹凸不平、坡道等复杂地形或受到外力作用，移动机器人由于重心偏移而可能发生倾覆，如果不采取防护措施，会导致移动机器人的损坏，从而造成经济损失。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术移动机器人遇到凹凸不平、坡道等复杂地形或受到外力作用时，由于重心偏移而可能发生倾覆的技术问题，提供一种移动机器人及其防倾覆方法和装置，技术方案如下：本专利技术实施例提供一种移动机器人防倾覆方法，包括：接收多个姿态传感器的信息，其中，所述多个姿态传感器相互之间的连线所在的安装平面与机器人水平支撑面平行，且所述多个姿态传感器的探测方向与机器人本体坐标系的坐标轴重合，所述机器人水平支撑面为所述移动机器人多个运动轮与地面接触点的连线构成的平面；根据所述多个姿态传感器的信息判断所述移动机器人的倾覆状态，所述倾覆状态包括可能倾覆状态和稳定状态；若所述移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，则根据所述多个姿态传感器的信息计算重心投影偏移矢量d，其中，所述重心投影偏移矢量d由所述移动机器人的质心在机器人水平支撑面内投影变化得到；根据所述重心投影偏移矢量d，控制所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。可选地，所述方法还包括：接收多个防跌红外传感器的信息，其中，所述多个防跌红外传感器分别安装在所述移动机器人的多个运动轮前端，且所述多个防跌红外传感器的探测方向沿垂直方向向下；根据所述多个防跌红外传感器的信息判断所述移动机器人的悬空状态；若所述移动机器人的悬空状态为部分悬空状态，则获取悬空位置，控制所述移动机器人往与悬空位置所在的方向相反的方向移动预设距离；所述根据所述重心投影偏移矢量d，控制所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态包括：根据所述重心投影偏移矢量d，控制移动预设距离后的所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。可选地，所述运动轮包括驱动轮和从动轮，所述方法还包括：计算所述移动机器人不同的从动轮旋转角下沿一倾覆轴的倾覆轴稳定角αi，其中，所述从动轮旋转角的范围为0-2π，所述倾覆轴为机器人水平支撑面的各边所在的直线，所述倾覆轴的数量为多个；比较多个倾覆轴稳定角αi，获得最小值miniαi＝α*，其中，α*为机器人稳定角；所述根据所述多个姿态传感器的信息判断所述移动机器人的倾覆状态，所述倾覆状态包括可能倾覆状态和稳定状态包括：根据所述多个姿态传感器的信息计算当前机器人稳定角α，判断所述移动机器人的倾覆状态，当α>α*时，所述移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，当α≤α*时，所述移动机器人的倾覆状态为稳定状态。可选地，所述倾覆轴稳定角αi为重力矢量和通过移动机器人质心的倾覆轴的法线向量的夹角。第二方面，本专利技术实施例还提供一种移动机器人防倾覆装置，包括：第一接收模块，用于接收多个姿态传感器的信息，其中，所述多个姿态传感器相互之间的连线所在的安装平面与机器人水平支撑面平行，所述机器人水平支撑面为所述移动机器人多个运动轮与地面接触点的连线构成的平面；倾覆状态判断模块，用于根据所述多个姿态传感器的信息判断所述移动机器人的倾覆状态，所述倾覆状态包括可能倾覆状态和稳定状态；第一计算模块，若所述移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，第一计算模块用于根据所述多个姿态传感器的信息计算重心投影偏移矢量d，其中，所述重心投影偏移矢量d由所述移动机器人的质心在机器人水平支撑面内投影变化得到；控制模块，用于根据所述重心投影偏移矢量d，控制所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。可选地，所述装置还包括：第二接收模块，用于接收多个防跌红外传感器的信息，其中，所述多个防跌红外传感器分别安装在所述移动机器人的多个运动轮前端，且所述多个防跌红外传感器的探测方向沿垂直方向向下；悬空状态判断模块，用于根据所述多个防跌红外传感器的信息判断所述移动机器人的悬空状态；获取和控制模块，若所述移动机器人的悬空状态为部分悬空状态，所述获取和控制模块用于获取悬空位置，控制所述移动机器人往与悬空位置所在的方向相反的方向移动预设距离；所述控制模块还用于根据所述重心投影偏移矢量d，控制移动预设距离后的所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。可选地，所述运动轮包括驱动轮和从动轮，所述装置还包括：第二计算模块，用于计算所述移动机器人不同的从动轮旋转角下沿一倾覆轴的倾覆轴稳定角αi，其中，所述从动轮旋转角的范围为0-2π，所述倾覆轴为机器人水平支撑面的各边所在的直线，所述倾覆轴的数量为多个；比较和获取模块，用于比较多个倾覆轴稳定角αi并获取最小值miniαi＝α*，其中，α*为机器人稳定角；所述倾覆状态判断模块还用于根据所述多个姿态传感器的信息计算当前机器人稳定角α，判断所述移动机器人的倾覆状态，当α>α*时，所述移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，当α≤α*时，所述移动机器人的倾覆状态为稳定状态。可选地，所述倾覆轴稳定角αi为重力矢量和通过移动机器人质心的倾覆轴的法线向量的夹角。第三方面，本专利技术实施例还提供一种移动机器人，包括：机身；多个运动轮，所述多个运动轮安装在机身底部，所述多个运动轮与地面接触点的连线构成的平面为机器人水平支撑面；多个姿态传感器，所述多个姿态传感器相互之间的连线所在的安装平面与所述机器人水平支撑面平行；处理器，所述处理器安装在所述机身内，所述处理器用于接收多个姿态传感器的信息；所述处理器还用于根据所述多个姿态传感器的信息判断所述移动机器人的倾覆状态，所述倾覆状态包括可能倾覆状态和稳定状态；若所述移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，所述处理器还用于根据所述多个姿态传感器的信息计算重心投影偏移矢量d，其中，所述重心投影偏移矢量d由所述移动机器人的质心在机器人水平支撑面内投影变化得到；所述处理器还用于根据所述重心投影偏移矢量d，控制所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。可选地，所述移动机器人还包括：多个防跌红外传感器，所述多个防跌红外传感器分别安装在所述多个运动轮前端，且所述多个防跌红外传感器的探测方向沿垂直方向向下；所述处理器还用于接收多个防跌红外传感器的信息；所述处理器还用于根据所述多个防跌红外传感器的信息判断所述移动机器人的悬空状态；若所述移动机器人的悬空状态为部分悬空状态，所述处理器还用于获取悬空位置，控制所述移动机器人往与悬空位置所在的方向相反的方向移动预设距离；所述处理器还用于根据所述重心投影偏移矢量d，控制移动预设距离后的所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。可选地，所述运动轮包括驱动轮和从动轮，所述处理器还用于：计算所述移动机器人不同的从动轮旋转角下沿一倾覆轴的倾覆轴稳定角αi，其中，所述从动轮旋转角的范围为0-2π，所述倾覆轴为机器人水平支撑面的各边所在的直线，所述倾覆轴的数量为多个；比较多个倾覆轴稳定角αi，获得最小值mini本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动机器人防倾覆方法，其特征在于，包括：接收多个姿态传感器的信息，其中，所述多个姿态传感器相互之间的连线所在的安装平面与机器人水平支撑面平行，且所述多个姿态传感器的探测方向与机器人本体坐标系的坐标轴重合，所述机器人水平支撑面为所述移动机器人多个运动轮与地面接触点的连线构成的平面；根据所述多个姿态传感器的信息判断所述移动机器人的倾覆状态，所述倾覆状态包括可能倾覆状态和稳定状态；若所述移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，则根据所述多个姿态传感器的信息计算重心投影偏移矢量d，其中，所述重心投影偏移矢量d由所述移动机器人的质心在机器人水平支撑面内投影变化得到；根据所述重心投影偏移矢量d，控制所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人防倾覆方法，其特征在于，包括：接收多个姿态传感器的信息，其中，所述多个姿态传感器相互之间的连线所在的安装平面与机器人水平支撑面平行，且所述多个姿态传感器的探测方向与机器人本体坐标系的坐标轴重合，所述机器人水平支撑面为所述移动机器人多个运动轮与地面接触点的连线构成的平面；根据所述多个姿态传感器的信息判断所述移动机器人的倾覆状态，所述倾覆状态包括可能倾覆状态和稳定状态；若所述移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，则根据所述多个姿态传感器的信息计算重心投影偏移矢量d，其中，所述重心投影偏移矢量d由所述移动机器人的质心在机器人水平支撑面内投影变化得到；根据所述重心投影偏移矢量d，控制所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收多个防跌红外传感器的信息，其中，所述多个防跌红外传感器分别安装在所述移动机器人的多个运动轮前端，且所述多个防跌红外传感器的探测方向沿垂直方向向下；根据所述多个防跌红外传感器的信息判断所述移动机器人的悬空状态；若所述移动机器人的悬空状态为部分悬空状态，则获取悬空位置，控制所述移动机器人往与悬空位置所在的方向相反的方向移动预设距离；所述根据所述重心投影偏移矢量d，控制所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态包括：根据所述重心投影偏移矢量d，控制移动预设距离后的所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述运动轮包括驱动轮和从动轮，所述方法还包括：计算所述移动机器人不同的从动轮旋转角下沿一倾覆轴的倾覆轴稳定角αi，其中，所述从动轮旋转角的范围为0-2π，所述倾覆轴为机器人水平支撑面的各边所在的直线，所述倾覆轴的数量为多个；比较多个倾覆轴稳定角αi，获得最小值miniαi＝α*，其中，α*为机器人稳定角；所述根据所述多个姿态传感器的信息判断所述移动机器人的倾覆状态，所述倾覆状态包括可能倾覆状态和稳定状态包括：根据所述多个姿态传感器的信息计算当前机器人稳定角α，判断所述移动机器人的倾覆状态，当α>α*时，所述移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，当α≤α*时，所述移动机器人的倾覆状态为稳定状态。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述倾覆轴稳定角αi为重力矢量和通过移动机器人质心的倾覆轴的法线向量的夹角。5.一种移动机器人防倾覆装置，其特征在于，包括：第一接收模块，用于接收多个姿态传感器的信息，其中，所述多个姿态传感器相互之间的连线所在的安装平面与机器人水平支撑面平行，所述机器人水平支撑面为所述移动机器人多个运动轮与地面接触点的连线构成的平面；倾覆状态判断模块，用于根据所述多个姿态传感器的信息判断所述移动机器人的倾覆状态，所述倾覆状态包括可能倾覆状态和稳定状态；第一计算模块，若所述移动机器人的倾覆状态为可能倾覆状态，第一计算模块用于根据所述多个姿态传感器的信息计算重心投影偏移矢量d，其中，所述重心投影偏移矢量d由所述移动机器人的质心在机器人水平支撑面内投影变化得到；控制模块，用于根据所述重心投影偏移矢量d，控制所述移动机器人的角速度与线速度，以使移动机器人回复到稳定状态。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第二接收模块，用于接收多个防跌红外传感器的信息，其中，所述多个防跌红外传感器分别安装在所述移动机器人的多个运动轮前端，且所述多个防跌红外传感器的探测方向沿垂直方向向下；悬空状态判断模块，用于根据所述多个防跌红外传感器的信息判断所述移动机器人的悬空状态；获取和控制模块，若所述移动机器人的悬空状态为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东文，黄高超，高志荣，王智锋，
申请(专利权)人：安科智慧城市技术中国有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44