CN109991989B

CN109991989B - 机器人空闲状态下的动态平衡方法、装置及存储介质

Info

Publication number: CN109991989B
Application number: CN201711482803.5A
Authority: CN
Inventors: 熊友军; 周志平; 黄钊; 陈林
Original assignee: Ubtech Robotics Corp
Current assignee: Ubtech Robotics Corp
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: CN109991989A

Abstract

本发明公开了一种机器人空闲状态下的动态平衡方法，该方法包括：在空闲状态下接收来自于惯性传感器的唤醒中断，唤醒中断表示机器人从静止状态变为运动状态；判断机器人是否处于直立姿态并判断机器人的运动速度是否在预设范围内；若机器人处于直立姿态且运动速度处于预设范围内，则控制机器人向运动方向移动以进行动态平衡调整。本发明还公开了一种机器人空闲状态下的动态平衡装置、机器人和可读存储介质。通过上述方式，本发明能够在机器人受外力作用时实现动态平衡。

Description

机器人空闲状态下的动态平衡方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种机器人空闲状态下的动态平衡方法、装置、机器人及可读存储介质。

背景技术

机器人在空闲状态下，即没有收到控制指令时，一般保持在一个稳定的姿态，例如直立姿态。但空闲状态下的机器人受到外力作用时，可能无法实现动态平衡而使得姿态发生变化，例如原本保持直立的机器人被推了一下后失去平衡而摔倒，可能导致机器人受到损伤。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种机器人空闲状态下的动态平衡方法、装置、机器人及可读存储介质，能够解决现有技术中空闲状态下的机器人受到外力作用时可能无法实现动态平衡的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人空闲状态下的动态平衡方法，该方法包括：在空闲状态下接收来自于惯性传感器的唤醒中断，唤醒中断表示机器人从静止状态变为运动状态；判断机器人是否处于直立姿态并判断机器人的运动速度是否在预设范围内；若机器人处于直立姿态且运动速度处于预设范围内，则控制机器人向运动方向移动以进行动态平衡调整。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人空闲状态下的动态平衡装置，该装置包括至少一个处理器，单独或协同工作，处理器用于执行指令以实现前述的机器人空闲状态下的动态平衡方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人，该机器人包括处理器、加速度计和陀螺仪，处理器分别连接加速度计和陀螺仪，处理器用于执行指令以实现前述的机器人空闲状态下的动态平衡方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可读存储介质，存储有指令，指令被执行时实现前述的机器人空闲状态下的动态平衡方法。

本发明的有益效果是：通过在收到来自于惯性传感器的唤醒中断(表示机器人从静止状态变为运动状态)后，判断机器人是否处于直立姿态并判断机器人的运动速度是否在预设范围内，若是则表示处于直立姿态下机器人受到外力作用下失去平衡开始运动，运动方向即为不采取任何措施的情况下机器人的摔倒方向，控制机器人向运动方向移动从而使机器人恢复平衡，实现动态平衡，降低机器人因失去平衡而受到损伤的可能性。

附图说明

图1是本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第一实施例的流程示意图；

图2是本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第二实施例的流程示意图；

图3是本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第三实施例的流程示意图；

图4是本发明机器人空闲状态下的动态平衡装置第一实施例的结构示意图；

图5是本发明机器人第一实施例的结构示意图；

图6是本发明可读存储介质第一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。以下各实施例中不冲突的可以相互结合。

如图1所示，本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第一实施例包括：

S1：在空闲状态下接收来自于惯性传感器的唤醒中断。

惯性传感器可以包括加速度计和/或陀螺仪，用于反馈机器人的运动状态信息。机器人为静止状态时，运动速度和加速度都为0，机器人处于运动状态时，运动速度和/或加速度不为0，唤醒中断表示机器人从静止状态变为运动状态。正常情况下，处于空闲状态下的机器人应为静止状态，接收到唤醒中断表示机器人受到了外力作用而开始运动。

S2：判断机器人是否处于直立姿态并判断机器人的运动速度是否在预设范围内。

直立姿态可以包括站立姿态和/或倒立姿态。一般而言，对于仿造人体设计的机器人，与倾倒状态相比，机器人处于直立姿态时身体距离地面的最大距离更大，失去平衡而摔倒可能造成的损失更严重，并且肢体运动更方便，因此动态平衡调整一般针对于直立姿态下的机器人。

运动速度可以是带有指向性的，此时运动速度可能为正数或负数或0；运动速度可以是不带有指向性的，此时运动速度可能为正数或0。

如果运动速度是带有指向性的，为简化判断，可以将运动速度的绝对值与预设范围进行比较以去除指向性的影响。如果运动速度不带有指向性，则可以直接将运动速度与预设范围进行比较。

不考虑指向性(运动速度本身不带有指向性或者取带有指向性的运动速度的绝对值)的情况下，如果运动速度/运动速度的绝对值小于预设范围的下限(即最小值)，说明机器人受到外力不足以使其失去平衡，不需要进行动态平衡调整就能保持平衡。如果运动速度/运动速度的绝对值大于预设范围的上限(即最大值)，说明机器人受到的外力作用过强，即使进行动态平衡调整也无法保持平衡。

不考虑指向性的情况下，预设范围可以是有限的，也可以是无限的。如果预设范围是无限的，其上限可以为正无穷，下限可以为正数，意味着运动速度/运动速度的绝对值不可能大于上限。如果预设范围是有限的，其上限不是正无穷，意味着运动速度/运动速度的绝对值不可能大于上限，如果下限为0则意味着运动速度/运动速度的绝对值不可能小于下限，如果下限为正数则意味着运动速度/运动速度的绝对值可能小于下限。

机器人是否处于直立姿态的判断和运动速度是否处于预设范围内的判断可以同时执行，也可以先后执行，先后执行的情况下执行顺序并无限制。

S3：若机器人处于直立姿态且运动速度处于预设范围内，则控制机器人向运动方向移动以进行动态平衡调整。

机器人处于直立姿态且运动速度处于预设范围内，表示机器人失去平衡而开始运动，如果不采取任何措施有可能摔倒，在此情况下可以执行动态平衡调整，即控制机器人向运动方向移动。

运动方向是指不采取任何措施的情况下机器人的摔倒方向，由引起机器人运动的外力的方向决定。例如，有人从机器人的后方推了空闲状态下的机器人一下，给了机器人一个向前的力，机器人的运动方向为前方。机器人的运动方向和运动速度属于机器人的运动数据，一般从陀螺仪获取。

动态平衡调整过程中，机器人可以向运动方向移动若干步，步数可以是固定的，也可以是可变的，如果步数大于一，每步的步长可以是固定的，也可以是可变的。例如，机器人可以以固定的预定步长移动指定步数(类似于小碎步)，也可以以指定步长移动固定的预定步数。可选的，机器人在动态平衡调整过程中的移动距离与运动速度正相关，落实到上面两个例子，由于预定步长/预定步数是固定值，则指定步数/指定步长与运动速度正相关。

本实施例的应用场景是机器人处于空闲状态下，如果机器人处于非空闲状态下，会在控制指令的作用下自行运动，动态平衡调整可能干扰机器人的运动，不予执行。

通过本实施例的实施，在收到来自于惯性传感器的唤醒中断(表示机器人从静止状态变为运动状态)后，判断机器人是否处于直立姿态并判断机器人的运动速度是否在预设范围内，若是则表示处于直立姿态下机器人受到外力作用下失去平衡开始运动，运动方向即为不采取任何措施的情况下机器人的摔倒方向，控制机器人向运动方向移动从而使机器人恢复平衡，实现动态平衡，降低机器人因失去平衡而受到损伤的可能性。

如图2所示，本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第二实施例，是在本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第一实施例的基础上，先判断机器人是否处于直立姿态再判断运动速度是否在预设范围内。本实施例是对本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第一实施例的进一步扩展，与其相同的部分在此不再重复，本实施例包括：

S11：在空闲状态下接收来自于惯性传感器的唤醒中断。

S12：从惯性传感器获取机器人的方位事件。

一般来说，机器人的方位事件分为六种：站立姿态、倒立姿态、前倒姿态、后倒姿态、左倒姿态和右倒姿态，惯性传感器的寄存器会记录机器人当前方位事件，可以读取该寄存器以获取机器人的当前方位事件。

S13：判断方位事件是否表示机器人处于站立姿态或倒立姿态。

若方位事件表示机器人处于站立姿态或倒立姿态，则意味着机器人处于直立姿态，跳转到S14，否则结束流程，结束流程之后可以继续等待唤醒中断。

S14：从陀螺仪获取机器人的运动数据。

运动数据包括运动速度和运动方向。可选的，在预定时间(例如1秒)内获取运动数据，以保证动态平衡调整的实时性。

陀螺仪能够直接获取的是角速度，运动速度可以是角速度本身，也可以是根据角速度计算得到的线速度。

本步骤的执行只需在S15之前即可，与S11-S13之间的执行顺序并无限制。

S15：判断运动速度是否在预设范围内。

若运动速度在预设范围内，则跳转到S16，否则结束流程，结束流程之后可以继续等待唤醒中断。

S16：控制机器人向运动方向移动以进行动态平衡调整。

完成之后结束流程，结束流程之后可以继续等待唤醒中断。

如图3所示，本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第三实施例，是在本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第一实施例的基础上，先判断运动速度是否在预设范围内再判断机器人是否处于直立姿态。本实施例是对本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第一实施例的进一步扩展，与其相同的部分在此不再重复，本实施例包括：

S21：在空闲状态下接收来自于惯性传感器的唤醒中断。

S22：从陀螺仪获取机器人的运动数据。

本步骤S21之间的执行顺序并无限制。

S23：判断运动速度是否在预设范围内。

若运动速度在预设范围内，则跳转到S24，否则结束流程，结束流程之后可以继续等待唤醒中断。

S24：从惯性传感器获取机器人的方位事件。

S25：判断方位事件是否表示机器人处于站立姿态或倒立姿态。

若方位事件表示机器人处于站立姿态或倒立姿态，则意味着机器人处于直立姿态，跳转到S26，否则结束流程，结束流程之后可以继续等待唤醒中断。

S26：控制机器人向运动方向移动以进行动态平衡调整。

完成之后结束流程，结束流程之后可以继续等待唤醒中断。

如图4所示，本发明机器人空闲状态下的动态平衡装置第一实施例包括：处理器110。图中只画出了一个处理器110，实际数量可以更多。处理器110可以单独或者协同工作。

处理器110控制机器人空闲状态下的动态平衡装置的操作，处理器110还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器110可能是一种集成电路芯片，具有信号序列的处理能力。处理器110还可以是通用处理器、数字信号序列处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

处理器110用于执行指令以实现本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第一第三实施例中任一个以及不冲突的组合所提供的方法。

本实施例中的机器人空闲状态下的动态平衡装置可以独立于机器人，也可以是机器人的一个部件。

如图5所示，本发明机器人第一实施例包括：处理器210、加速度计220和陀螺仪230，处理器210分别连接加速度计220和陀螺仪230。

处理器210控制机器人的操作，处理器210还可以称为CPU(CentralProcessingUnit，中央处理单元)。处理器210可能是一种集成电路芯片，具有信号序列的处理能力。处理器210还可以是通用处理器、数字信号序列处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

处理器210用于执行指令以实现本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第一第三实施例中任一个以及不冲突的组合所提供的方法。

如图6所示，本发明可读存储介质第一实施例包括存储器310，存储器310存储有指令，该指令被执行时实现本发明机器人空闲状态下的动态平衡方法第一至第三实施例中任一个以及任意不冲突的组合所提供的方法。

存储器310可以包括只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、闪存(Flash Memory)、硬盘、光盘等。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种机器人空闲状态下的动态平衡方法，其特征在于，包括：

在空闲状态下接收来自于惯性传感器的唤醒中断，所述唤醒中断表示所述机器人从静止状态变为运动状态；

判断机器人是否处于直立姿态并判断所述机器人的运动速度是否在预设范围内；

若所述机器人处于所述直立姿态且所述运动速度处于所述预设范围内，则控制机器人向运动方向移动以进行动态平衡调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述判断所述机器人是否处于直立姿态并判断所述机器人的运动速度是否在预设范围内包括：

判断所述机器人是否处于所述直立姿态；

若所述机器人处于所述直立姿态，则判断所述机器人的运动速度是否在所述预设范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

判断所述机器人的运动速度是否在所述预设范围内；

若所述机器人的运动速度在所述预设范围内，则判断所述机器人是否处于所述直立姿态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述判断所述机器人是否处于直立姿态包括：

从所述惯性传感器获取所述机器人的方位事件；

判断所述方位事件是否表示所述机器人处于站立姿态或倒立姿态。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述判断所述机器人的运动速度是否在预设范围内之前进一步包括：

从陀螺仪获取所述机器人的运动数据，所述运动数据包括所述运动速度和所述运动方向。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，

所述惯性传感器包括加速度计和/或陀螺仪。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，

所述控制机器人向运动方向移动包括：

控制所述机器人向所述运动方向以预定步长移动指定步数；或

控制所述机器人向所述运动方向以指定步长移动移动预定步数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述指定步数/指定步长与所述运动速度正相关。

9.一种机器人空闲状态下的动态平衡装置，其特征在于，包括至少一个处理器，单独或协同工作，所述处理器用于执行指令以实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。

10.一种机器人，其特征在于，包括处理器、加速度计和陀螺仪，所述处理器分别连接所述加速度计和所述陀螺仪，所述处理器用于执行指令以实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。

11.一种可读存储介质，存储有指令，其特征在于，所述指令被执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。