[发明专利]一种坐式服务机器人及运动方向识别方法

摘要

一种坐式服务机器人及运动方向识别方法属于机器人技术领域，尤其涉及一种坐式服务机器人及运动方向识别方法。本发明提供一种可解决下肢残障者日常独立生活问题的坐式服务机器人及运动方向识别方法。本发明坐式服务机器人包括全向轮、刹车盘、电源开关、底座和称重传感器，其结构要点底座上端两侧设置有把手，底座下端设置有固定架，固定架内设置有控制装置、电机座和伺服电机，伺服电机固定在电机座上，伺服电机的轴穿过固定架预留的轴承孔后与固定架外侧的全向轮同轴连接；所述伺服电机的电源线与控制装置的驱动输出端相连接。

主权项

1.一种坐式服务机器人的运动方向识别方法，坐式服务机器人包括全向轮、刹车盘、电源开关、底座和称重传感器，其特征在于底座上端两侧设置有把手，底座下端设置有固定架，固定架内设置有控制装置、电机座和伺服电机，伺服电机固定在电机座上，伺服电机的轴穿过固定架预留的轴承孔后与固定架外侧的全向轮同轴连接；所述伺服电机的电源线与控制装置的驱动输出端相连接；所述刹车盘与全向轮的轮毂通过刹车片连接法兰固定在一起，固定架外侧相应于刹车盘设置有制动卡钳，制动卡钳的控制端通过刹车线与把手上的手刹上的手刹连接线孔连接在一起；所述电源开关与控制装置的电源控制端口相连；所述称重传感器设置在底座上端中部，称重传感器的信号输出端口与控制装置的检测信号输入端口相连；称重传感器上端设置有坐垫；所述称重传感器为两个，两个称重传感器位于坐垫中心一字排开；所述控制装置包括惯性导航模块、信号功率放大器、控制器和动力驱动模块，控制器的检测信号输入端口分别与信号功率放大器的信号输出端口、惯性导航模块的信号输出端口相连，控制器的驱动信号输出端口通过动力驱动模块与伺服电机的电源线相连；坐式服务机器人的运动方向识别方法，包括以下步骤：步骤1)将两个称重传感器分别标记为S₁和S₂，同时以两个传感器连线为x轴，两个传感器连线的垂直平分线为y轴；将运动方向分为右、前、左、后四个方向，并分别表示角度0°、90°、180°、270°；标记传感器S₁测得的压力为传感器S₂测得的压力为分别表示使用者上半身重心向0°、90°、180°、270°运动的方向；建立模糊规则如下：如果S₁是S₂是那么运动方向D是角度Aⁱ；其中D表示运动方向，Ai表示运动方向的角度；步骤2)使用者坐在机器人上，分别往四个运动方向运动三次，采集传感器S₁的压力值和传感器S₂的压力值并计算每个传感器三次测得的压力平均值和标准差SD，其中j＝1,2；利用压力平均值和标准差SD建立三角形模糊集合，三角形与x轴的交点分别为和并将记为将记为当机器人运动时测得使用者重心运动产生的压力值为w_j，采用距离型模糊推理方法，计算压力值w_j与的距离和d_ij，描述如下步骤3)使用者坐在机器人上按照自己的运动习惯在室内移动，采集传感器S₁和S₂测得的所有压力值，并将S₁和S₂的压力值范围分别记为区间和获取这些数据之后，使用者上半身重心固定向0°、90°、180°、270°运动，采集传感器S₁和S₂产生的压力值，分别将这四个方向的压力值记为区间和和和和分别利用四个方向的压力值区间和和和和以及所有压力值区间和计算使用者向这四个方向运动的概率值，并将这些概率值分别记为和和和和步骤4)获得压力值w_j与的距离和d_ij及使用者对各运动方向的概率值后，计算使用者上半身重心移动产生的运动意图方向角度如下其中A表示运动意图方向角度，ai∈{0°,90°,180°,270°}；当机器人识别出使用者运动意图方向角度A后，将识别角度与高精度惯性导航模块测量的机器人实际方向角度相比较，把偏差角度传给控制装置(9)中的控制器，电池(8)给伺服电机(6)供电，伺服电机(6)驱动全向轮(1)按照识别的方向角度运动，机器人帮助使用者实现室内移动。