[发明专利]一种使用并联机构的机器人姿态稳定器

说明书

本发明涉及一种使用并联机构的机器人姿态稳定器，安装于机器人本体内，包括内部设置安装腔的壳体以及分别设置于安装腔内的姿态传感器、配重块和并联调节机构，所述的并联调节机构包括多个并联连接于配重块与壳体之间的并联支链，所述的并联调节机构还与姿态传感器通信连接，多个并联支链相互配合，能够推动配重块在壳体内实现全方位移动；当机器人重心失衡时，所述的并联调节机构获取姿态传感器检测到的机器人的姿态，通过控制多个并联支链推动配重块在壳体内移动，实现对机器人的重心调节，与现有技术相比，本发明具有结构简单紧凑、便于安装维护，且成本较低等优点。

技术领域

本发明涉及服务机器人技术领域，尤其是涉及一种使用并联机构的机器人姿态稳定器。

背景技术

服务机器人，尤其是类人型的服务机器人和护理机器人，整体结构重心离地面较高，在坡道行驶或者在转向、避障过程中，容易重心不稳，产生晃动甚至倾倒，给机器人带来很大伤害，因此机器人保持姿态稳定至关重要。

现有机器人保持姿态稳定、防倾倒的方式主要有三类：

(1)利用伸出摆动杆支撑机器人本体的方式；

(2)机器人安装机械陀螺，利用陀螺产生反倾倒力矩方式；

(3)改变配重块位置方式。

利用伸出摆动杆支撑机器人本体的方式，需要在机器人本体躯干上安装摆动杆，在机器人即将倾倒时，摆动杆伸出机器人本体外，以地面为支点支撑住机器人，这种方式反应速度慢，可支撑的方位极其有限，不能应对机器人随机不稳定性，且躯干需要另外安装支撑杆结构，复杂不美观。

利用机器人安装机械陀螺，靠陀螺力矩维持机器人姿态稳定性的方式，首先陀螺本身产生的力矩有限，对机器人能起到的作用很小，另外产生陀螺力矩需要转子一直高速旋转，这样既耗费大量机器人本身的电量，又产生不安全因素，高速旋转的陀螺一旦飞出将造成严重不可预知的后果。

利用改变配重块位置方式，可以在一定程度上解决机器人姿态不稳定问题，但现有悬吊或摆动的方式下，配重块位置改变速度慢，运动迟缓，能到达的位置有限，所占空间大、维护成本高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单紧凑、便于安装维护，且成本较低的使用并联机构的机器人姿态稳定器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种使用并联机构的机器人姿态稳定器，安装于机器人本体内，包括内部设置安装腔的壳体以及分别设置于安装腔内的姿态传感器、配重块和并联调节机构，所述的并联调节机构包括多个并联连接于配重块与壳体之间的并联支链，所述的并联调节机构还与姿态传感器通信连接，多个并联支链相互配合，能够推动配重块在壳体内实现全方位移动；

当机器人重心失衡时，所述的并联调节机构获取姿态传感器检测到的机器人的姿态，通过控制多个并联支链推动配重块在壳体内移动，实现对机器人的重心调节。

优选地，所述的并联支链至少设置四个。

优选地，所述的配重块设置于壳体中央，所述的多个并联支链呈放射状均匀设置于配重块的外周。

进一步地，所述的并联支链包括第一球铰链、第二球铰链和直线电机，所述的直线电机的一端通过第一球铰链与壳体内侧壁连接，另一端的输出轴通过联轴器与第二球铰链连接，所述的第二球铰链安装于配重块侧壁上。

更进一步地，所述的并联支链还包括编码器，所述的编码器设置于直线电机输出轴上，用于实时输出速度和直线电机输出轴的伸出长度。

进一步地，所述的并联调节机构还包括电机控制器，所述的电机控制器与姿态传感器通信连接，独立控制各并联支链上的直线电机。