[发明专利]机器人状态感知系统

权利要求书

1.一种机器人状态感知系统，其包括：

感测装置，用于测量机器人运动的加速度信号和角速度信号；

数据接收装置，与所述感测装置连接，用于对所述感测装置测得的加速度信号和角速度信号进行滤波和数字化处理；

数据处理器，与所述数据接收装置连接，用于根据所述数据接收装置滤波和数字化处理后的加速度信号和角速度信号计算机器人运动的加速度、角速度和位移；

状态判断装置，与所述数据接收装置和数据处理器连接，用于根据所述数据接收装置滤波和数字化处理后的加速度信号和所述数据处理器计算出的加速度判断机器人所处的运动状态；

执行装置，与所述状态判断装置连接，用于根据机器人所处的状态发出相对应的警报声，

其特征在于，所述机器人状态感知系统进一步包括：

定位装置，其沿机器人运动路径按均等间距分布，所述定位装置上设置有数码标签，所述数码标签上的内容为与所述定位装置所处位置相关的校正信息；

误差校正装置，其与所述数据处理器相连接，用于读取所述数码标签上的校正信息并根据所述校正信息对所述数据处理器计算出来的机器人运动的位移进行校正。

2.如权利要求1所述的机器人状态感知系统，其特征在于，所述数据接收装置包括一截止频率为10赫兹的高通滤波器、一截止频率为12.5赫兹的低通滤波器及一截止频率为50赫兹的低通滤波器，所述高通滤波器和低通滤波器对感测装置测得的加速度模拟信号和角速度模拟信号进行滤波处理并分别转换为加速度数字信号和角速度数字信号。

3.如权利要求1所述的机器人状态感知系统，其特征在于，所述感测装置包括一加速度计和一陀螺仪，所述加速度计包括感测轴方向相互垂直的三个加速度感测器，所述陀螺仪包括感测轴方向与所述加速度感测器的感测轴方向相对应的三个角速度感测器，以所述加速度感测器和角速度感测器的感测轴方向为坐标轴定义一感测活动直角坐标系，将机器人初始状态时的感测活动直角坐标系定义为起始参考直角坐标系。

4.如权利要求3所述的机器人状态感知系统，其特征在于，所述数据处理器根据经截止频率为50赫兹的低通滤波器处理后的角速度数字信号计算出所述感测活动直角坐标系与起始参考直角坐标系之间的坐标转换矩阵。

5.如权利要求4所述的机器人状态感知系统，其特征在于，所述数据处理器根据经截止频率为12.5赫兹的低通滤波器处理后的加速度数字信号和所述感测活动直角坐标系与起始参考直角坐标系之间的坐标转换矩阵计算出机器人相对于起始参考直角坐标系的加速度。

6.如权利要求5所述的机器人状态感知系统，其特征在于，所述状态判断装置根据机器人相对于起始参考直角坐标系的加速度与所述起始参考直角坐标系三个坐标轴之间的倾斜角以判断机器人是否处于倾斜状态。

7.如权利要求6所述的机器人状态感知系统，其特征在于，如果所述状态判断装置判断机器人处于倾斜状态则向所述执行装置发出倾斜警报指令，所述执行装置接收到所述倾斜警报指令后发出倾斜警报声。

8.如权利要求5所述的机器人状态感知系统，其特征在于，所述数据处理器通过对所述机器人相对于起始参考直角坐标系的加速度进行积分运算得到所述机器人相对于起始参考直角坐标系的速度。

9.如权利要求8所述的机器人状态感知系统，其特征在于，所述数据处理器通过对所述机器人相对于起始参考直角坐标系的速度进行积分运算得到所述机器人相对于起始参考直角坐标系的位移。

10.如权利要求2所述的机器人状态感知系统，其特征在于，所述状态判断装置检测经截止频率为10赫兹的高通滤波器处理后的加速度数字信号，若检测到持续时间超过一预设摇晃时间阈值且加速度值呈正负相间变化的加速度数字信号时，所述状态判断装置判断机器人处于被摇晃的状态。

11.如权利要求10所述的机器人状态感知系统，其特征在于，如果所述状态判断装置判断机器人处于被摇晃的状态则向所述执行装置发出摇晃警报指令，所述执行装置在接收到摇晃警报指令后发出摇晃警报声。