CN109862861B

CN109862861B - 包括至少一个枢转支持***的辅助移动机器人

Info

Publication number: CN109862861B
Application number: CN201780060634.8A
Authority: CN
Inventors: V·迪普尔凯
Original assignee: Kompai Robotics
Current assignee: Kompai Robotics
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: JP2019536498A; CN109862861A; US20190269572A1; FR3056434B1; EP3518858A1; ES2863666T3; WO2018060597A1; FR3056434A1; EP3518858B1; US10603244B2

Abstract

本发明的主题是一种移动机器人，该移动机器人包括：移动基座(12)，其具有控制***(14)，该控制***(14)被配置为能够控制移动基座(12)的移动特性；以及支撑***(30)，其被构造为能够由人抓握，其特征在于，支撑***(30)被配置为能够沿着竖直旋转轴线(A22)相对于移动基座(12)自由枢转，并且其特征在于，机器人包括至少一个第一传感器(60)，第一传感器(60)被配置为能够检测支撑***(30)相对于移动基座(12)的旋转运动的至少一个特性并且被配置为能够通知控制***(14)，该控制***(14)被配置为能够根据由第一传感器(60)检测到的支撑***(30)的旋转运动的特性来修改机器人的轨迹。

Description

包括至少一个枢转支持***的辅助移动机器人

技术领域

本申请涉及一种包括至少一个枢转支撑***的辅助移动机器人。

背景技术

文献WO-2008/149018描述了一种特别适于辅助人的多功能机器人。该机器人包括移动基座和控制***，移动基座在下部包括轮，控制***包括用于控制移动基座的运动的致动器、传感器和控制器。因此，该文献WO-2008/149018中描述的多功能机器人对于例如在家庭环境中移动是完全有效的。

根据图8中描述的实施例，机器人更特别地适于辅助人并且可以配备有附件。根据该文献，多功能机器人可以牵引行走装置，该行走装置包括连接到多功能机器人的滚动基座。在这种情况下，机器人遵循它已经确定的轨迹并且抵靠行走装置的人遵循由机器人施加的轨迹。在某些情况下，例如当机器人遵循弯曲的轨迹时，机器人所遵循并施加在人身上的轨迹不一定是人的理想轨迹。由于理想轨迹因人而异，因此难以配置控制***以使每个机器人的轨迹适应于每个人的轨迹。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺点。

为此目的，本发明的主题是一种移动机器人，其包括：

-移动基座，其具有控制***，该控制***被配置为能够控制移动基座的移动特性；

-支撑***，该支撑***被构造为能够由人抓握，

其特征在于，支撑***被构造为能够沿着竖直旋转轴线相对于移动基座自由枢转，并且

其特征在于机器人包括至少一个第一传感器，第一传感器被配置为能够检测支撑***相对于移动基座的旋转运动的至少一个特性并且被配置为能够通知控制***，该控制***被配置为能够根据由第一传感器检测到的支撑***的旋转运动的特性来修改机器人的轨迹。

因此，人可以选择独立于移动基座的轨迹并且在移动基座上施加轨迹。

附图说明

本发明的描述中将出现其他特征和优点，本发明的参考附图，仅作为示例给出描述，其中：

图1示出了本发明的一个实施例的配备有行走装置的机器人的侧视图，

图2示出了本发明的一个实施例的图1中可见的配备有行走装置的机器人的透视图，

图3示出了本发明的一个实施例的图1中可见的行走装置的透视图，

图4示出了本发明的一个实施例的配备有行走装置的机器人的透视图，

图5A和图5B是配备有行走装置的机器人的示意图，其示出了在行走装置上休息的人从就座位置到站立位置的过渡，

图6是配备有行走装置的机器人和人的俯视图，其示出了机器人和人遵循的轨迹的第一配置，

图7是配备有行走装置的机器人和人的俯视图，其示出了机器人和人遵循的轨迹的第二配置，

图8是配备有行走装置的机器人和人的俯视图，其示出了机器人和人遵循的轨迹的第三配置，

图9示出了本发明的另一个实施例配备有行走装置的机器人的第一透视图，以及

图10为图9中可见的机器人的第二透视图。

在各个图中，以10表示移动机器人。该机器人特别适于辅助人。

具体实施方式

该机器人10包括移动基座12。

根据一种实施方式，移动基座12与文献WO-2008/149018中描述的相同，因此不再进一步描述移动基座12。通常，该移动基座12允许机器人10在例如在房屋或建筑物内的环境中自主移动。因此，移动基座12包括搁置在至少三个轮16上的基座100，控制***14被配置为能够控制移动基座12的运动特性(速度、轨迹......)。

根据一种优选配置，移动基座12包括两个驱动轮16和至少一个从动轮16’，两个驱动轮16的旋转运动的特性(转速、旋转方向)由控制***14控制。

根据驱动模式，驱动轮16被配置为能够以差动模式操作。因此，移动基座12通过将不同转速施加在驱动轮16上而遵循弯曲轨迹。移动基座12配置为沿着垂直于地的(因此如果地面是水平的，这一方向则是竖直的)并且定位在两个轮子中间的枢转轴线18自身枢转。

根据在图1和图2中特别示出的一种实施方式，移动基座12包括四个轮，即两个横向驱动轮16和两个从动轮16’，横向驱动轮16具有垂直于行进方向的轴线，从动轮16’被配置为能够沿着竖直轴线枢转，从动轮16’相对于横向轮16沿着行进方向位于前部和后部。

根据在图9和图10所示的另一种实施方式中，移动基座12包括三个轮，即两个横向驱动轮16和一个从动轮16’，横向驱动轮16具有垂直于行进方向的轴线，从动轮16’被配置为能够沿着竖直轴线枢转，从动轮16’相对于横向轮16沿着行进方向位于前部。该配置允许为人的脚释放更多空间。

移动基座12还包括至少一个环境传感器102，被配置为能够检测障碍物并通知控制***14，使得控制***14可选地修改移动基座12的运动特性。在一种实施方式中，此环境传感器102位于形成在基座100上的第一水平槽104中，并且在基座100的周向的至少一部分上延伸。

机器人配备有行走装置20。

机器人10或行走装置20包括沿着旋转轴线A22相对于移动基座12旋转移动的主体22，旋转轴线A22平行于移动基座12的枢转轴线18并且优选地与上述轴线枢轴18重合。

根据一种实施方式，机器人包括竖直的柱24，竖直的柱24的下端连接到移动基座12并且其上端26支撑主体22。

根据第一种变型，行走装置20与机器人10是一体的并且不能被拆卸，如图4所示。

根据第二种变型，行走装置20通过耦合***28耦合至机器人10，耦合***28用于将行走装置20从机器人10连接或分离，如图2和图3所示。

根据图2和图3中可见的实施方式，主体22与机器人10是一体的，并且耦合***28设置在主体22和行走装置20之间。

根据另一种实施方式，主体和行走装置20是一体的，并且耦合***28设置在主体22和柱24之间。

行走装置20包括至少一个可抓握支撑***30，该可抓握支撑***30连接到主体22并且被配置为能够用做人的支撑。根据一种实施方式，支撑***30包括呈管形式的至少一个扶手32，扶手32在垂直于旋转轴线A22的平面上为U形轮廓。优选地，该U形扶手32包括平行于行进方向的两个分支34、34’，其中末端34E向下弯曲。

可抓握支撑***是指机器人的一个元件，人可以用它的至少一只手抓住该机器人，并且人可以在该元件上施加具有面向地面的分量的力。

根据本发明的一个特征，行走装置可以仅包括支撑***30，该支撑***30配置为沿着竖直旋转轴线A22相对于移动基座12自由枢转。因此，该人可以选择独立于移动基座的轨迹。因此，如在图6中所示，人的C1轨迹的曲率半径可以比移动基座12的轨迹C2的曲率半径更大或者如在图7中所示，人的C1轨迹的曲率半径可以比移动基座12的轨迹C2的曲率半径更小。如图8所示，在支撑***30的枢转独立于移动基座12的枢转的情况下，移动基座12可以在没有人移动的情况下自行枢转。因此，移动基座12可以辅助人的横向运动。

根据图2和图3中可见的实施方式，主体22和扶手32具有协作形式。根据一个实施例，主体22具有圆形板的形状，并且由扶手32形成的U形的基部36描述了圆弧，该圆弧的直径与板的直径成比例。如图2所示，U形的基部36的直径小于板的直径，以便留下扶手32和主体22之间的间隔，以允许由人抓握扶手32。

根据一种实施方式，行走装置20包括至少两个连接器38，其将扶手32连接到主体22。这些连接器38围绕主体22布置并且优选地沿直径相对布置。根据一种配置，耦合***28定位在每个连接器38和主体22之间。

根据一个特征，行走装置20针对每个分支34、34’的扶手32包括定位在分支34、34’下方的竖直支腿40、40’，竖直支腿40、40’的下端抵在地上并且竖直支腿40、40’的上端刚性地连接到分支。每个支腿40、40’的下端包括一个从动轮42、42’。

如图5A和5B所示，支腿40、40’确保在人支撑在行走装置20上的期间(特别是在姿势改变(就座/站立)期间)产生的向下力的恢复。

根据一种实施方式，支撑***30包括两个管状框架44、44’，每个管状框架具有两个竖直立柱，这两个竖直立柱在与扶手32的分支34、34’设置在相同的竖直平面中，对于它们中的每一个，扶手32的分支34、34’中的一个分支形成框架44、44’的上侧。根据该实施例，每个支腿40、40’连接到相应的管状框架44、44’的下侧46、46’。

行走装置被配置为能够使得支腿40、40’的从动轮42、42’之间的间距的基本上等于移动基座12的侧轮16、16’之间的间距。

根据一种配置，当在机器人10在一条直线上前进时，分支34、34’和支腿40、40’被设置在与移动基座12的驱动侧轮16、16’相同的平面上，从动轮42、42’相对于移动基座12的驱动侧轮16向后偏移定位。

根据简化的变型，支撑***30包括布置在每个分支34、34’下方的两个竖直立柱。

竖直立柱允许提供多个水平的抓地力。

行走装置可包括至少一个手杖支撑件48、至少一个篮50和/或至少一个屏52。

根据本发明的一个特征，行走装置20包括至少一个控制器，其配置为将至少一个信号传输到移动基座12的控制***14，以便控制移动基座12的移动。根据第一种变型，行走装置20包括至少一个可由人直接操作的手动控制器。

根据该第一种变型，行走装置20包括：第一控制器54，其定位在右分支34上，被配置为能够控制机器人向右的方向的改变；以及第二控制器56，定位在左分支34'上，被配置为能够控制机器人向左的方向的改变。可选地，行走装置20包括第三控制器58，其配置为控制移动基座12的速度的改变。

根据第二种变型，行走装置20包括至少一个自动控制器。根据该第二变型，机器人包括至少一个第一传感器60，第一传感器60被配置为能够检测支撑***30相对于移动基座12的旋转运动的至少一个特性并且通知控制***14，以便控制***14能根据由第一传感器60检测到的旋转运动的特性来修改移动基座12的运动特性。根据一种实施方式，第一传感器60被配置为能够检测支撑***30相对于移动基座12的旋转方向。因此，支撑***30沿第一方向的旋转产生朝向移动基座12的右侧的方向的改变，并且本体22沿第二方向的旋转产生朝向左侧的方向的改变。

根据另一实施方式，除了检测旋转方向之外，第一传感器60还被配置为能够确定支撑***30相对于移动基座12的旋转运动的旋转角度。根据由第二传感器106测量的值，移动基座12的转向半径与支撑***30相对于移动基座12的旋转角度成反比。

根据图9和图10中可见的实施方式，移动基座12包括至少一个第二传感器106，其配置为检测抵靠在支撑***上的人的移动速度并通知控制***14，使得后者能修改移动基座12的运动特性。

该第二传感器106被配置为能够检测人的腿的运动并且定位在基座100中的第二基本水平的狭槽108中并且大致定位在人的膝盖高度处。

该第二槽108可以围绕基座100的周向延伸。对于第一槽104，这是相同的。

根据另一特征，所述行走装置包括如屏52的显示装置，以显示与所述机器人的运动相关的信息，例如机器人前进(向前/向后)、机器人的速度(慢/中/快)、未来的方向改变(右/左方向改变)或目的地。可以通过声音消息将与机器人的运动相关的该信息传达给人。

根据本发明，机器人可以以多种模式操作。

根据第一种所谓的手动模式，抵靠在行走装置上的人可以通过围绕旋转轴线A22旋转支撑***30来控制机器人的方向的改变。另外，机器人包括：被配置为能够检测人的速度、方向和行进方向的传感器；以及用于根据由传感器检测到的数据控制移动基座22的移动的速度、方向和行进方向的控制器。

根据第二种所谓的自动模式，移动基座12自动移动，支撑***30相对于移动基座12的枢转对移动基座12的轨迹没有影响。在这种情况下，机器人使其前进速度适应于抵靠在行走装置20上的人的速度。

配备有行走装置的机器人使人可抵靠行走装置进行锻炼。因此，可以由移动基座12自动编程和执行一系列移动。

Claims

1.一种移动机器人，其包括：

- 移动基座（12），所述移动基座（12）具有控制***（14），所述控制***（14）被配置为能够控制所述移动基座（12）的运动特性；以及

- 支撑***（30），该支撑***被构造为能够由人抓握，

其特征在于，所述支撑***（30）被构造为能够沿着竖直旋转轴线（A22）相对于所述移动基座（12）自由枢转，并且

其中，所述机器人包括至少一个第一传感器（60），所述第一传感器（60）被配置为能够检测所述支撑***（30）相对于所述移动基座（12）的旋转运动的至少一个特性并且被配置为能够通知所述控制***（14），所述控制***（14）被配置为能够根据由所述第一传感器（60）检测到的所述支撑***（30）的所述旋转运动的所述特性来修改所述机器人的轨迹。

2.根据权利要求 1所述的机器人，其特征在于，所述支撑***的旋转轴线（A22）与所述移动基座（12）自身的枢转轴线（18）重合。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述支撑***（30）包括至少一个扶手（32），所述扶手（32）包括平行于所述移动基座（12）的前进方向的两个分支（34、34’）。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述机器人针对每个分支（34、34’）包括定位在所述分支（34，34’）之下的一个竖直支腿（40、40’），并且所述竖直支腿（40、40’）的下端抵在地上并且所述竖直支腿（40、40’）的上端刚性地连接到所述分支（34、34’）。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，每个支腿（40、40’）的下端包括从动轮（42、42’）。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人包括至少一个第二传感器（106），所述第二传感器（106）被配置为能够检测抵靠所述支撑***（30）的人的移动速度并且被配置为能够通知控制***（14），以便所述控制***（14）修改所述移动基座（12）的所述运动特性。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第一传感器（60）被配置为能够检测所述支撑***（30）相对于所述移动基座（12）的旋转方向。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述第一传感器（60）被配置为能够确定所述支撑***（30）相对于所述移动基座（12）的旋转运动的旋转角度。

9.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述支撑***（30）包括两个竖直立柱。

10.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人包括显示装置（52），所述显示装置（52）用于显示与所述机器人的运动有关的信息。