一种增加室外巡检机器人重心平衡的方法及系统与流程

1.本技术涉及机器人技术领域，尤其涉及一种增加室外巡检机器人重心平衡的方法及系统。


背景技术：

2.室外巡检机器人现在是可以替代人进行室外巡检的高效方式，随着科技的进步，越来越多的室外巡检机器人开始被投入使用。
3.但是由于室外环境通常较为复杂，地面具有一定的倾斜角度，而且由于室外巡检机器人本身自重较大以及重心较高的原因，当倾斜角度较大时容易发生倾倒危险。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种增加室外巡检机器人重心平衡的方法及系统，用以解决现有的室外巡检机器人容易发生倾倒危险的技术问题。
5.一方面，本技术实施例提供了一种增加室外巡检机器人重心平衡的方法，包括：通过陀螺仪传感器确定室外巡检机器人的当前重心位置；其中，所述室外巡检机器人的当前重心位置以经纬度表示；确定所述室外巡检机器人的原始重心位置，并基于所述原始重心位置，计算所述室外巡检机器人的倾斜角度；判断所述倾斜角度是否超过倾倒预警值，若是，则将所述倾斜角度输入至动态平衡模型中进行计算，以确定所述室外巡检机器人的补偿参数；其中，所述补偿参数与所述室外巡检机器人的机械臂有关；基于所述补偿参数，通过伺服电机调整所述室外巡检机器人的机械臂。
6.在本技术的一种可能实现方式中，在计算所述室外巡检机器人的倾斜角度之前，所述方法还包括：通过所述陀螺仪传感器获取所述室外巡检机器人的姿态变化；其中，所述姿态变化与所述室外巡检机器人的重心有关；基于所述室外巡检机器人的姿态变化以及所述当前重心位置，计算得到所述原始重心位置。
7.在本技术的一种可能实现方式中，所述计算所述室外巡检机器人的倾斜角度，具体包括：计算所述当前重心位置对应的经度与所述原始重心位置对应的经度之间的第一差值；以及，计算所述当前重心位置对应的纬度与所述原始重心位置对应的纬度之间的第二差值；根据所述第一差值以及所述第二差值，确定所述室外巡检机器人的倾斜角度。
8.在本技术的一种可能实现方式中，在将所述倾斜角度输入至动态平衡模型中进行计算之前，所述方法还包括：确定所述室外巡检机器人的倾斜角度不断变大。
9.在本技术的一种可能实现方式中，将所述倾斜角度输入至动态平衡模型中进行计算，具体包括：获取所述室外巡检机器人的机械臂重量以及所述室外巡检机器人对应的云台重量；其中，所述云台安装于所述机械臂上；将所述倾斜角度、所述机械臂重量以及所述云台重量，一同输入至所述动态平衡模型中，得到所述倾斜角度对应的补偿参数。
10.在本技术的一种可能实现方式中，所述补偿参数至少包括以下任一项或者多项：所述机械臂的伸缩长度、所述机械臂的旋转角度。
11.另一方面，本技术实施例还提供了一种增加室外巡检机器人重心平衡的系统，包括：陀螺仪传感器，用于确定室外巡检机器人的当前重心位置；其中，所述室外巡检机器人的当前重心位置以经纬度表示；所述陀螺仪传感器，还用于确定所述室外巡检机器人的原始重心位置，并基于所述原始重心位置，计算所述室外巡检机器人的倾斜角度；所述陀螺仪传感器，还用于判断所述倾斜角度是否超过倾倒预警值；处理器，用于将所述倾斜角度输入至动态平衡模型中进行计算，以确定所述室外巡检机器人的补偿参数；其中，所述补偿参数与所述室外巡检机器人的机械臂有关；伺服电机，用于基于所述补偿参数，调整所述室外巡检机器人的机械臂。
12.在本技术的一种可能实现方式中，所述陀螺仪传感器，还用于获取所述室外巡检机器人的姿态变化；其中，所述姿态变化与所述室外巡检机器人的重心有关；以及，用于基于所述室外巡检机器人的姿态变化以及所述当前重心位置，计算得到所述原始重心位置。
13.在本技术的一种可能实现方式中，所述处理器，还用于获取所述室外巡检机器人的机械臂重量以及所述室外巡检机器人对应的云台重量；其中，所述云台安装于所述机械臂上；以及，用于将所述倾斜角度、所述机械臂重量以及所述云台重量，一同输入至所述动态平衡模型中，得到所述倾斜角度对应的补偿参数；其中，所述补偿参数至少包括以下任一项或者多项：所述机械臂的伸缩长度、所述机械臂的旋转角度。
14.在本技术的一种可能实现方式中，所述伺服电机，还用于将所述室外巡检机器人的机械臂调整至所述伸缩长度即旋转角度。
15.本技术实施例提供的一种增加室外巡检机器人重心平衡的方法及系统，至少具有以下技术效果：
16.使用陀螺仪传感器获得室外巡检机器人重心位置和姿态变化，以得到室外巡检机器人的倾斜角度，当倾斜角度超过机器人倾倒预警值且有继续变大趋势时，确定机器人可能发生倾覆危险。通过动态平衡模型计算，获得室外巡检机器人在倾斜一定角度的情况下，机械臂需要伸缩的长度与角度，通过机械臂以及机械臂顶端所持云台的重量进行对应配重操作，从而实现机器人的整体平衡。通过伺服电机控制机械臂实现动态平衡模型所计算的补偿参数的操作，从而增强整个室外巡检机器人重心的稳定性，降低发生倾倒的风险。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
18.图1为本技术实施例提供的一种增加室外巡检机器人重心平衡的方法流程图；
19.图2为本技术实施例提供的一种增加室外巡检机器人重心平衡的系统架构示意图。
具体实施方式
20.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.本技术实施例提供了一种增加室外巡检机器人重心平衡的方法及系统，通过陀螺仪传感器确定室外巡检机器人的倾斜角度，通过动态平衡模型计算出室外巡检机器人对应的补偿参数，然后通过伺服电机控制机器人机械臂操作到上述补偿参数，以实现整体重心的保持，增强室外巡检机器人在倾斜一定角度时的稳定性，进而降低其发生倾倒的风险。
22.下面通过附图对本技术实施例提出的技术方案进行详细的说明。
23.图1为本技术实施例提供的一种增加室外巡检机器人重心平衡的方法流程图。如图1所示，本技术实施例提供的重心平衡方法，至少包括以下执行步骤：
24.步骤101、通过陀螺仪传感器确定室外巡检机器人的当前重心位置，进而确定室外巡检机器人的倾斜角度。
25.本技术实施例提供的室外巡检机器人的重心平衡方法，首先是通过陀螺仪获取机器人的当前重心位置以及姿态变化，这样就可以根据机器人的当前重心所在位置以及姿态的变化，确定出机器人当前位置相对于前一位置的倾斜角度。需要说明的是，室外巡检机器人的姿态变化，是与室外巡检机器人的重心有关的，这样就可以保证在已知当前重心与姿态变化(重心变化)的情况下，获取到室外巡检机器人的重心偏移，也就是室外巡检机器人对应的倾斜角度。
26.在本技术实施例的一个或多个可能实现方式中，室外巡检机器人的当前重心位置以经纬度表示。且需要说明的是，根据重心位置以及姿态变化确定室外巡检机器人的倾斜角度过程，可以通过现有的算法或者技术实现，本技术实施例在此不作赘述。
27.进一步地，本技术实施例中的室外巡检机器人的倾斜角度，还可以通过以下过程确定：首先，确定出室外巡检机器人的当前重心位置，即该室外巡检机器人在当前位置下的重心的经纬度坐标。然后，获取室外巡检机器人前一位置对应的重心的经纬度坐标，最后，直接通过该室外巡检机器人的当前重心位置与原始重心位置，计算得到机器人的倾斜角度。
28.具体地，计算上述室外巡检机器人的当前重心位置对应的经度与原始重心位置对应的经度之间的第一差值；以及，计算上述室外巡检机器人的当前重心位置对应的纬度与原始重心位置对应的纬度之间的第二差值；最后，根据第一差值以及第二差值，确定室外巡检机器人对应的倾斜角度。
29.步骤102、判断所述倾斜角度是否超过倾倒预警值，若是，则将所述倾斜角度输入至动态平衡模型中进行计算，以确定所述室外巡检机器人的补偿参数。
30.在计算完成室外巡检机器人的倾斜角度之后，将该倾斜角度与预设的倾倒预警值进行比较，当上述倾斜角度超过机器人预设的倾倒预警值，且有继续变大趋势时，说明室外巡检机器人此时可能发生倾倒危险。因此，本技术实施例中，在确定出室外巡检机器人的倾斜角度之后，还会继续判断该倾斜角度是否有持续变大的趋势，即该室外巡检机器人的当前重心位置偏离原始重心位置越来越远。
31.在上述倾斜角度超过预设的倾倒预警值，且具有持续变大的趋势时，将该倾斜角度输入至动态平衡模型中，以通过该动态平衡模块计算得到室外巡检机器人的补偿参数。
32.在本技术实施例的一个或多个可能实现方式中，将上述倾斜角度输入至动态平衡模型中进行计算，具体包括：获取室外巡检机器人的机械臂重量以及室外巡检机器人对应的云台重量；其中，云台安装于室外巡检机器人的机械臂上；然后，将倾斜角度、机械臂重量
以及云台重量，一同输入至动态平衡模型中，得到室外巡检机器人在当前倾斜角度下对应的补偿参数。
33.进一步地，在本技术实施例的一个或多个可能实现方式中，上述补偿参数与室外巡检机器人的机械臂有关，且该补偿参数至少包括以下任一项或者多项：机械臂的伸缩长度、机械臂的旋转角度。基于上述补偿参数就可以通过室外巡检机器人的机械臂以及机械臂顶端所持云台的重量进行对应配重操作，从而实现机器人的整体平衡。
34.步骤103、基于所述补偿参数，通过伺服电机调整所述室外巡检机器人的机械臂。
35.在得到室外巡检机器人对应的补偿参数之后，通过伺服电机控制机器人机械臂执行实现动态平衡模型所计算的补偿参数的操作，从而通过室外巡检机器人的机械臂自重以及机械臂末端所持监控云台位置的变化，增强整个室外巡检机器人重心的稳定性。
36.具体地，通过伺服电机调整机械臂，以将室外巡检机器人的机械臂长度以及机械臂旋转角度调整至补偿参数对应的长度及角度，进而完成室外巡检机器人的动态平衡过程。
37.本技术实施例提供的一种增加室外巡检机器人重心平衡的方法及系统，通过伺服电机调整室外巡检机器人机械臂的旋转角度以及伸缩长度，以利用机械臂和云台重量，实现室外巡检机器人整体重心的保持，从而保证室外巡检机器人在较大倾斜角度时机器人的稳定性，降低室外巡检机器人发生倾倒的风险。
38.以上为本技术实施例提供的方法实施例，基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种增加室外巡检机器人重心平衡的系统，其内部架构如图2所示。
39.图2为本技术实施例提供的一种增加室外巡检机器人重心平衡的系统架构示意图。如图2所示，系统包括陀螺仪传感器201、处理器202、以及伺服电机203。
40.其中，陀螺仪传感器201，用于确定室外巡检机器人的当前重心位置；其中，所述室外巡检机器人的当前重心位置以经纬度表示；所述陀螺仪传感器201，还用于确定所述室外巡检机器人的原始重心位置，并基于所述原始重心位置，计算所述室外巡检机器人的倾斜角度；所述陀螺仪传感器201，还用于判断所述倾斜角度是否超过倾倒预警值；处理器202，用于将所述倾斜角度输入至动态平衡模型中进行计算，以确定所述室外巡检机器人的补偿参数；其中，所述补偿参数与所述室外巡检机器人的机械臂有关；伺服电机203，用于基于所述补偿参数，调整所述室外巡检机器人的机械臂。
41.在本技术实施例的一个或多个可能实现方式中，所述陀螺仪传感器201，还用于获取所述室外巡检机器人的姿态变化；其中，所述姿态变化与所述室外巡检机器人的重心有关；以及，用于基于所述室外巡检机器人的姿态变化以及所述当前重心位置，计算得到所述原始重心位置。
42.在本技术实施例的一个或多个可能实现方式中，所述处理器202，还用于获取所述室外巡检机器人的机械臂重量以及所述室外巡检机器人对应的云台重量；其中，所述云台安装于所述机械臂上；以及，用于将所述倾斜角度、所述机械臂重量以及所述云台重量，一同输入至所述动态平衡模型中，得到所述倾斜角度对应的补偿参数；其中，所述补偿参数至少包括以下任一项或者多项：所述机械臂的伸缩长度、所述机械臂的旋转角度。
43.在本技术实施例的一个或多个可能实现方式中，所述伺服电机203，还用于将所述室外巡检机器人的机械臂调整至所述伸缩长度即旋转角度。
44.本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
45.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。