一种机器人双臂自平衡方法及机器人技术

本发明专利技术实施例公开了一种机器人双臂自平衡方法及机器人，用于解决现有技术中服务机器人因承载重物或者遇到机体倾斜使得机器人不能保持双臂平衡而使双臂上的物体掉落而损坏，双臂上的物品安全得不到保证的技术问题。本发明专利技术实施例方法包括：通过控制机器人的手臂的电机转动角度及根据第一陀螺仪的倾斜角转动手掌调整手掌处于平衡状态；根据实时检测到的第一陀螺仪和第二陀螺仪的输出数据判断机器人的机体倾斜角是否有变化；若机器人的机体倾斜角有变化，计算机器人的机体的倾斜角，并根据倾斜角上下移动手臂或转动手掌。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人双臂自平衡方法及机器人
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人双臂自平衡方法及机器人。
技术介绍
在最近的几年时间，从扫地机器人、无人工厂，到“阿尔法狗”和李世石的人机大战，人工智能可谓攒足了人气。机器人在给未来生活带来无限想象的同时，也引发了人们对“机器换人”的担忧。然而，这样的担忧来得过早了。前段时间，有人梳理广州大众餐饮机器人使用情况发现，曾经“聘用”机器人服务员的几家餐厅，已有两家关门歇业。剩下一家虽仍在营业，但机器人服务员却被老板“炒了鱿鱼”。主要的原因之一是机器人的运动控制系统有问题，从而使其无法将食物平稳送到餐桌上。目前，服务机器人的应用比较简单，一般是导航和语音，还有就是识别并跟踪用户，而在外观上，仿人服务机器人的双臂固定不动或者是直接被控制伸展，这使得服务机器人在日常生活服务中不能更好地为人类服务。现有的服务机器人技术在双臂上的应用太过简单，追求外观美丽，很少考虑服务机器人双臂的自主平衡问题。然而，如果服务机器人的双臂不能像人的双手一样平稳地端东西，那么服务机器人就不能更好地服务于人类。目前的服务机器人，包括餐厅机器人、迎宾机器人、酒店机器人等双臂机器人，因承载、挂吊重物或者遇到机体倾斜使得机器人在停止过程或者运动过程中，不能保持双臂平衡而使双臂上的物体掉落而损坏，双臂上的物品安全得不到保证。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种机器人双臂自平衡方法及机器人，解决了现有技术中服务机器人因承载重物或者遇到机体倾斜使得机器人不能保持双臂平衡而使双臂上的物体掉落而损坏，双臂上的物品安全得不到保证的技术问题。本专利技术实施例提供的一种，包括：机器人，机器人的手臂包括可旋转的手掌、手肘和肩膀转动关节；手掌设置有第一陀螺仪，机器人底部设置有第二陀螺仪；方法步骤包括：通过控制机器人的手臂的电机转动角度及根据第一陀螺仪的倾斜角转动手掌调整手掌处于平衡状态；根据实时检测到的第一陀螺仪和第二陀螺仪的输出数据判断机器人的机体倾斜角是否有变化；若机器人的机体倾斜角有变化，计算机器人的机体的倾斜角，并根据倾斜角上下移动手臂或转动手掌。可选地，通过控制机器人的手臂的电机转动角度及根据第一陀螺仪的倾斜角转动手掌调整手掌处于平衡状态具体包括：以肩膀转动关节为原点，设置手掌、手肘的坐标，并根据手掌、手肘和肩膀转动关节计算手臂的前臂与水平轴的夹角a1及手臂的上臂与水平轴的夹角a2；根据夹角a1及夹角a2控制机器人的手臂的电机转动角度，并控制手掌的关节的电机根据第一陀螺仪的前后倾斜角大小转动，调整手掌处于平衡状态。可选地，根据夹角a1及夹角a2控制机器人的手臂的电机转动角度，并控制手掌的关节的电机根据第一陀螺仪的前后倾斜角大小转动，调整手掌处于平衡状态之后还包括：根据预设的机器人的承载物的重量范围控制机器人的两个手臂的输出力矩。可选地，根据实时检测到的第一陀螺仪和第二陀螺仪的输出数据判断机器人的机体倾斜角是否有变化包括：根据检测到的第一陀螺仪和第二陀螺仪的输出数据获取机器人的机体和两个手臂的姿态信息，并判断机器人的机体倾斜角是否有变化。可选地，若机器人的机体倾斜角有变化，计算机器人的机体的倾斜角，并根据倾斜角上下移动手臂或转动手掌包括：若机器人的机体倾斜角有变化，计算机器人的机体的左右倾斜角和前后倾斜角，并根据左右倾斜角上下移动手臂，根据前后倾斜角转动手掌。本专利技术实施例提供的一种机器人，包括：机体、手臂和手臂自平衡控制器，手臂包括可旋转的手掌、手肘和肩膀转动关节；手掌设置有第一陀螺仪，机体的底部设置有第二陀螺仪；手臂自平衡控制器包括：控制模块，用于通过控制机器人的手臂的电机转动角度及调整手掌处于平衡状态；预设模块，用于根据预设的机器人的承载物的重量范围控制机器人的两个手臂的输出力矩；判断模块，用于根据实时检测到的第一陀螺仪和第二陀螺仪的输出数据判断机器人的机体倾斜角是否有变化；调整模块，用于若机器人的机体倾斜角有变化，计算机器人的机体的倾斜角，并根据倾斜角上下移动手臂或转动手掌。可选地，控制模块包括：计算单元，用于以肩膀转动关节为原点，设置手掌、手肘的坐标，并根据手掌、手肘和肩膀转动关节计算手臂的前臂与水平轴的夹角a1及手臂的上臂与水平轴的夹角a2；控制单元，用于根据夹角a1及夹角a2控制机器人的手臂的电机转动角度，并控制手掌的关节的电机根据第一陀螺仪的前后倾斜角大小转动，调整手掌处于平衡状态。可选地，判断模块包括：判断单元，用于根据检测到的第一陀螺仪和第二陀螺仪的输出数据获取机器人的机体和两个手臂的姿态信息，并判断机器人的机体倾斜角是否有变化。可选地，调整模块包括：调整单元，用于若机器人的机体倾斜角有变化，计算机器人的机体的左右倾斜角和前后倾斜角，并根据左右倾斜角上下移动手臂，根据前后倾斜角转动手掌。可选地，手掌设置有胶垫。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供了一种机器人双臂自平衡方法及机器人，包括：机器人，机器人的手臂包括可旋转的手掌、手肘和肩膀转动关节；手掌设置有第一陀螺仪，机器人底部设置有第二陀螺仪；方法步骤包括：通过控制机器人的手臂的电机转动角度及根据第一陀螺仪的倾斜角转动手掌调整手掌处于平衡状态；根据实时检测到的第一陀螺仪和第二陀螺仪的输出数据判断机器人的机体倾斜角是否有变化；若机器人的机体倾斜角有变化，计算机器人的机体的倾斜角，并根据倾斜角上下移动手臂或转动手掌，本专利技术实施例中通过基于仿生学对机器人双臂进行数学建模，并将建立的数学模型与机器人的陀螺仪姿态信息进行结合，生成出可以快速反应，准确的机器人双臂平衡数学模型，并在机器人的手掌及机体底部设置陀螺仪，并根据检测到的陀螺仪的输出数据判断机器人机体倾斜角是否有变化，根据倾斜角上下移动手臂或转动手掌，从而保持机器人机体的平衡，解决了现有技术中服务机器人因承载重物或者遇到机体倾斜使得机器人不能保持双臂平衡而使双臂上的物体掉落而损坏，双臂上的物品安全得不到保证的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种机器人双臂自平衡方法的一个实施例的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种机器人双臂自平衡方法的另一个实施例的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的机器人的手臂模型的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的机器人手臂垂直向下移动时的手臂模型的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的机器人的机体左右倾斜切面图；图6为本专利技术实施例提供的一种机器人双臂自平衡方法的一个实施例的流程示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种机器人双臂自平衡方法及机器人，用于解决现有技术中服务机器人因承载重物或者遇到机体倾斜使得机器人不能保持双臂平衡而使双臂上的物体掉落而损坏，双臂上的物品安全得不到保证的技术问题。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人双臂自平衡方法，其特征在于，包括：机器人，所述机器人的手臂包括可旋转的手掌、手肘和肩膀转动关节；所述手掌设置有第一陀螺仪，所述机器人底部设置有第二陀螺仪；方法步骤包括：通过控制所述机器人的手臂的电机转动角度及根据第一陀螺仪的倾斜角转动所述手掌调整所述手掌处于平衡状态；根据实时检测到的所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪的输出数据判断所述机器人的机体倾斜角是否有变化；若所述机器人的机体倾斜角有变化，计算所述机器人的机体的倾斜角，并根据所述倾斜角上下移动所述手臂或转动所述手掌。

【技术特征摘要】
1.一种机器人双臂自平衡方法，其特征在于，包括：机器人，所述机器人的手臂包括可旋转的手掌、手肘和肩膀转动关节；所述手掌设置有第一陀螺仪，所述机器人底部设置有第二陀螺仪；方法步骤包括：通过控制所述机器人的手臂的电机转动角度及根据第一陀螺仪的倾斜角转动所述手掌调整所述手掌处于平衡状态；根据实时检测到的所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪的输出数据判断所述机器人的机体倾斜角是否有变化；若所述机器人的机体倾斜角有变化，计算所述机器人的机体的倾斜角，并根据所述倾斜角上下移动所述手臂或转动所述手掌。2.根据权利要求1所述的机器人双臂自平衡方法，其特征在于，所述通过控制所述机器人的手臂的电机转动角度及根据第一陀螺仪的倾斜角转动所述手掌调整所述手掌处于平衡状态具体包括：以所述肩膀转动关节为原点，设置所述手掌、所述手肘的坐标，并根据所述手掌、所述手肘和所述肩膀转动关节计算所述手臂的前臂与水平轴的夹角a1及所述手臂的上臂与水平轴的夹角a2；根据所述夹角a1及所述夹角a2控制所述机器人的手臂的电机转动角度，并控制所述手掌的关节的电机根据所述第一陀螺仪的前后倾斜角大小转动，调整所述手掌处于平衡状态。3.根据权利要求2所述的机器人双臂自平衡方法，其特征在于，所述根据所述夹角a1及所述夹角a2控制所述机器人的手臂的电机转动角度，并控制所述手掌的关节的电机根据所述第一陀螺仪的前后倾斜角大小转动，调整所述手掌处于平衡状态之后还包括：根据预设的所述机器人的承载物的重量范围控制所述机器人的两个手臂的输出力矩。4.根据权利要求3所述的机器人双臂自平衡方法，其特征在于，所述根据实时检测到的所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪的输出数据判断所述机器人的机体倾斜角是否有变化包括：根据检测到的所述第一陀螺仪和所述第二陀螺仪的输出数据获取所述机器人的机体和两个手臂的姿态信息，并判断所述机器人的机体倾斜角是否有变化。5.根据权利要求4所述的机器人双臂自平衡方法，其特征在于，所述若所述机器人的机体倾斜角有变化，计算所述机器人的机体的倾斜角，并根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治，刘达才，章云，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44