本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)器人雙臂自平衡方法及機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在最近的幾年時(shí)間，從掃地機(jī)器人、無人工廠，到“阿爾法狗”和李世石的人機(jī)大戰(zhàn)，人工智能可謂攢足了人氣。機(jī)器人在給未來生活帶來無限想象的同時(shí)，也引發(fā)了人們對“機(jī)器換人”的擔(dān)憂。然而，這樣的擔(dān)憂來得過早了。前段時(shí)間，有人梳理廣州大眾餐飲機(jī)器人使用情況發(fā)現(xiàn)，曾經(jīng)“聘用”機(jī)器人服務(wù)員的幾家餐廳，已有兩家關(guān)門歇業(yè)。剩下一家雖仍在營業(yè)，但機(jī)器人服務(wù)員卻被老板“炒了魷魚”。主要的原因之一是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有問題，從而使其無法將食物平穩(wěn)送到餐桌上。

目前，服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用比較簡單，一般是導(dǎo)航和語音，還有就是識(shí)別并跟蹤用戶，而在外觀上，仿人服務(wù)機(jī)器人的雙臂固定不動(dòng)或者是直接被控制伸展，這使得服務(wù)機(jī)器人在日常生活服務(wù)中不能更好地為人類服務(wù)。

現(xiàn)有的服務(wù)機(jī)器人技術(shù)在雙臂上的應(yīng)用太過簡單，追求外觀美麗，很少考慮服務(wù)機(jī)器人雙臂的自主平衡問題。然而，如果服務(wù)機(jī)器人的雙臂不能像人的雙手一樣平穩(wěn)地端東西，那么服務(wù)機(jī)器人就不能更好地服務(wù)于人類。目前的服務(wù)機(jī)器人，包括餐廳機(jī)器人、迎賓機(jī)器人、酒店機(jī)器人等雙臂機(jī)器人，因承載、掛吊重物或者遇到機(jī)體傾斜使得機(jī)器人在停止過程或者運(yùn)動(dòng)過程中，不能保持雙臂平衡而使雙臂上的物體掉落而損壞，雙臂上的物品安全得不到保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)器人雙臂自平衡方法及機(jī)器人，解決了現(xiàn)有技術(shù)中服務(wù)機(jī)器人因承載重物或者遇到機(jī)體傾斜使得機(jī)器人不能保持雙臂平衡而使雙臂上的物體掉落而損壞，雙臂上的物品安全得不到保證的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種，包括：

機(jī)器人，機(jī)器人的手臂包括可旋轉(zhuǎn)的手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；

手掌設(shè)置有第一陀螺儀，機(jī)器人底部設(shè)置有第二陀螺儀；

方法步驟包括：通過控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度及根據(jù)第一陀螺儀的傾斜角轉(zhuǎn)動(dòng)手掌調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)；

根據(jù)實(shí)時(shí)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化；

若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的傾斜角，并根據(jù)傾斜角上下移動(dòng)手臂或轉(zhuǎn)動(dòng)手掌。

可選地，通過控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度及根據(jù)第一陀螺儀的傾斜角轉(zhuǎn)動(dòng)手掌調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)具體包括：

以肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)為原點(diǎn)，設(shè)置手掌、手肘的坐標(biāo)，并根據(jù)手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)計(jì)算手臂的前臂與水平軸的夾角a1及手臂的上臂與水平軸的夾角a2；

根據(jù)夾角a1及夾角a2控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并控制手掌的關(guān)節(jié)的電機(jī)根據(jù)第一陀螺儀的前后傾斜角大小轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)。

可選地，根據(jù)夾角a1及夾角a2控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并控制手掌的關(guān)節(jié)的電機(jī)根據(jù)第一陀螺儀的前后傾斜角大小轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)之后還包括：

根據(jù)預(yù)設(shè)的機(jī)器人的承載物的重量范圍控制機(jī)器人的兩個(gè)手臂的輸出力矩。

可選地，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化包括：

根據(jù)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)獲取機(jī)器人的機(jī)體和兩個(gè)手臂的姿態(tài)信息，并判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化。

可選地，若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的傾斜角，并根據(jù)傾斜角上下移動(dòng)手臂或轉(zhuǎn)動(dòng)手掌包括：

若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的左右傾斜角和前后傾斜角，并根據(jù)左右傾斜角上下移動(dòng)手臂，根據(jù)前后傾斜角轉(zhuǎn)動(dòng)手掌。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人，包括：

機(jī)體、手臂和手臂自平衡控制器，手臂包括可旋轉(zhuǎn)的手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；

手掌設(shè)置有第一陀螺儀，機(jī)體的底部設(shè)置有第二陀螺儀；

手臂自平衡控制器包括：控制模塊，用于通過控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度及調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)；

預(yù)設(shè)模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的機(jī)器人的承載物的重量范圍控制機(jī)器人的兩個(gè)手臂的輸出力矩；

判斷模塊，用于根據(jù)實(shí)時(shí)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化；

調(diào)整模塊，用于若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的傾斜角，并根據(jù)傾斜角上下移動(dòng)手臂或轉(zhuǎn)動(dòng)手掌。

可選地，控制模塊包括：

計(jì)算單元，用于以肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)為原點(diǎn)，設(shè)置手掌、手肘的坐標(biāo)，并根據(jù)手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)計(jì)算手臂的前臂與水平軸的夾角a1及手臂的上臂與水平軸的夾角a2；

控制單元，用于根據(jù)夾角a1及夾角a2控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并控制手掌的關(guān)節(jié)的電機(jī)根據(jù)第一陀螺儀的前后傾斜角大小轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)。

可選地，判斷模塊包括：

判斷單元，用于根據(jù)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)獲取機(jī)器人的機(jī)體和兩個(gè)手臂的姿態(tài)信息，并判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化。

可選地，調(diào)整模塊包括：

調(diào)整單元，用于若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的左右傾斜角和前后傾斜角，并根據(jù)左右傾斜角上下移動(dòng)手臂，根據(jù)前后傾斜角轉(zhuǎn)動(dòng)手掌。

可選地，手掌設(shè)置有膠墊。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)器人雙臂自平衡方法及機(jī)器人，包括：機(jī)器人，機(jī)器人的手臂包括可旋轉(zhuǎn)的手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；手掌設(shè)置有第一陀螺儀，機(jī)器人底部設(shè)置有第二陀螺儀；方法步驟包括：通過控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度及根據(jù)第一陀螺儀的傾斜角轉(zhuǎn)動(dòng)手掌調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)；根據(jù)實(shí)時(shí)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化；若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的傾斜角，并根據(jù)傾斜角上下移動(dòng)手臂或轉(zhuǎn)動(dòng)手掌，本發(fā)明實(shí)施例中通過基于仿生學(xué)對機(jī)器人雙臂進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并將建立的數(shù)學(xué)模型與機(jī)器人的陀螺儀姿態(tài)信息進(jìn)行結(jié)合，生成出可以快速反應(yīng)，準(zhǔn)確的機(jī)器人雙臂平衡數(shù)學(xué)模型，并在機(jī)器人的手掌及機(jī)體底部設(shè)置陀螺儀，并根據(jù)檢測到的陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人機(jī)體傾斜角是否有變化，根據(jù)傾斜角上下移動(dòng)手臂或轉(zhuǎn)動(dòng)手掌，從而保持機(jī)器人機(jī)體的平衡，解決了現(xiàn)有技術(shù)中服務(wù)機(jī)器人因承載重物或者遇到機(jī)體傾斜使得機(jī)器人不能保持雙臂平衡而使雙臂上的物體掉落而損壞，雙臂上的物品安全得不到保證的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人雙臂自平衡方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人雙臂自平衡方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人的手臂模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人手臂垂直向下移動(dòng)時(shí)的手臂模型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人的機(jī)體左右傾斜切面圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人雙臂自平衡方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)器人雙臂自平衡方法及機(jī)器人，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中服務(wù)機(jī)器人因承載重物或者遇到機(jī)體傾斜使得機(jī)器人不能保持雙臂平衡而使雙臂上的物體掉落而損壞，雙臂上的物品安全得不到保證的技術(shù)問題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人雙臂自平衡方法的一個(gè)實(shí)施例包括：

機(jī)器人，機(jī)器人的手臂包括可旋轉(zhuǎn)的手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；

手掌設(shè)置有第一陀螺儀，機(jī)器人底部設(shè)置有第二陀螺儀；

需要說明的是，在機(jī)器人的手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)處均設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，即機(jī)器人雙臂分別設(shè)置有三個(gè)可自由控制的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，保證機(jī)器人的手臂能夠像人的手臂的關(guān)節(jié)一樣進(jìn)行上下移動(dòng)。

方法步驟包括：101、通過控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度及根據(jù)第一陀螺儀的傾斜角轉(zhuǎn)動(dòng)手掌調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)；

首先，在機(jī)器人處于靜止啟動(dòng)前的狀態(tài)時(shí)，通過控制機(jī)器人的手臂上手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度調(diào)整機(jī)器人手臂的角度及根據(jù)第一陀螺儀的傾斜角控制手掌處的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器人的手掌，使得機(jī)器人的手掌能夠處于水平位置，達(dá)到平衡狀態(tài)，并且機(jī)器人雙臂的手掌能夠平行、處于同一高度地伸出于機(jī)器人的正前方，以便于在機(jī)器人雙臂的手掌上平穩(wěn)地放置物品，如餐館的托盤、食物等。

102、根據(jù)實(shí)時(shí)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化；

在機(jī)器人的行進(jìn)過程中，實(shí)時(shí)地檢測位于機(jī)器人的雙臂的手掌上的第一陀螺儀和位于機(jī)器人機(jī)體底部的第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)，判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化，即判斷機(jī)器人在行進(jìn)過程中是否有存在由于搬運(yùn)的物品過重或遇到障礙等情況而導(dǎo)致機(jī)器人的機(jī)體發(fā)生傾斜的情況。

103、若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的傾斜角，并根據(jù)傾斜角上下移動(dòng)手臂或轉(zhuǎn)動(dòng)手掌。

若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，即機(jī)器人的機(jī)體發(fā)生了傾斜，則計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的傾斜角，如前后傾斜角、左右傾斜角等，根據(jù)傾斜角的性質(zhì)對應(yīng)的作出如上下移動(dòng)手臂或轉(zhuǎn)動(dòng)手掌的調(diào)整，以使得機(jī)器人的手掌始終處于平衡的狀態(tài)，防止放置于機(jī)器人手掌的物品、食物等滑落。

以上為對本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人雙臂自平衡方法的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述，以下將對本發(fā)明提供的一種機(jī)器人雙臂自平衡方法的另一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

請參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人雙臂自平衡方法的另一個(gè)實(shí)施例包括：

201、以肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)為原點(diǎn)，設(shè)置手掌、手肘的坐標(biāo)，并根據(jù)手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)計(jì)算手臂的前臂與水平軸的夾角a1及手臂的上臂與水平軸的夾角a2；

首先，可基于仿生學(xué)進(jìn)行對機(jī)器人的雙臂的數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)，如圖3所示，為機(jī)器人的手臂模型。其中，以A表示機(jī)器人的手掌，以B表示機(jī)器人的手肘，以O(shè)表示機(jī)器人的肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，可以以肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)為原點(diǎn)，并以肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)直角坐標(biāo)系設(shè)置手掌、手肘的坐標(biāo)，A、B和O的坐標(biāo)分別為A(x3，y3)、B(x2，y2)和O(0,0)，且AB＝L1，BO＝L2，x軸與OB的夾角為a2，若以B為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，則其x軸與AB的夾角為a1。因此，根據(jù)手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)可以計(jì)算手臂的前臂與水平軸的夾角a1及手臂的上臂與水平軸的夾角a2，根據(jù)機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析可得手臂的動(dòng)力學(xué)方程，動(dòng)力學(xué)方程具體如下：

x2＝L2*cos(a2)；

y2＝L2*sin(a2)；

x3＝L2*cos(a2)+L1*cos(a1)；

y3＝L2*sin(a2)+L1*sin(a1)；

由于L1、L2分別為前臂和上臂的長度，且其長度已固定，因此可通過手掌和手肘的坐標(biāo)，即A和B的坐標(biāo)輕易求出前臂與水平軸的夾角a1及手臂的上臂與水平軸的夾角a2。

202、根據(jù)夾角a1及夾角a2控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并控制手掌的關(guān)節(jié)的電機(jī)根據(jù)第一陀螺儀的前后傾斜角大小轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)；

為便于手掌處于平衡狀態(tài)及為了機(jī)器人手臂受力平衡，一般可以使得前臂與水平軸的夾角a1為180°，手臂的上臂與水平軸的夾角a2為225°。因此，可以根據(jù)夾角a1及夾角a2控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，同時(shí)還需要控制手掌的關(guān)節(jié)的電機(jī)根據(jù)第一陀螺儀的前后傾斜角大小轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)。

具體地，如圖4所示，為機(jī)器人手臂垂直向下移動(dòng)L3的距離時(shí)，機(jī)器人的手臂模型。當(dāng)機(jī)器人手臂垂直向下移動(dòng)L3的距離時(shí)，以A1(x31，y31)和B1(x21，y21)表示移動(dòng)后的手掌和手肘的坐標(biāo)，此時(shí)手臂各關(guān)節(jié)的數(shù)據(jù)具體如下：

x31＝L2*cos(a2)+L1*cos(a1)；

y31＝L2*sin(a2)+L1*sin(a1)-L3；

因此，為使得機(jī)器人手臂能重新回到原先的位置，需要將將機(jī)器人的手臂垂直向上運(yùn)動(dòng)L3，此時(shí)，手臂各關(guān)節(jié)的數(shù)據(jù)具體如下：

y31＝L2*sin(a2)+L1*sin(a1)+L3；

可知，肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(O點(diǎn))需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為：a21-a2；

可知，手肘關(guān)節(jié)(B點(diǎn))要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為：a11-a1；手掌關(guān)節(jié)(A點(diǎn))的轉(zhuǎn)動(dòng)由第一陀螺儀控制。

203、根據(jù)預(yù)設(shè)的機(jī)器人的承載物的重量范圍控制機(jī)器人的兩個(gè)手臂的輸出力矩；

由于機(jī)器人無法預(yù)先知道搬運(yùn)的物品的重量，因此在搬運(yùn)之前，通過在機(jī)器人的設(shè)定屏幕上設(shè)定物品的重量范圍，使得可以根據(jù)預(yù)設(shè)的機(jī)器人的承載物的重量范圍控制機(jī)器人的兩個(gè)手臂的輸出力矩，這樣可以讓機(jī)器人預(yù)先輸出合適的力矩避免機(jī)器人雙臂因突然加重物出現(xiàn)很大的晃動(dòng)。

204、根據(jù)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)獲取機(jī)器人的機(jī)體和兩個(gè)手臂的姿態(tài)信息，并判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化；

在機(jī)器人的行進(jìn)過程中，實(shí)時(shí)地檢測位于機(jī)器人的雙臂的手掌上的第一陀螺儀和位于機(jī)器人機(jī)體底部的第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)，判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化，即判斷機(jī)器人在行進(jìn)過程中是否有存在由于搬運(yùn)的物品過重或遇到障礙等情況而導(dǎo)致機(jī)器人的機(jī)體發(fā)生傾斜的情況。

205、若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的左右傾斜角和前后傾斜角，并根據(jù)左右傾斜角上下移動(dòng)手臂，根據(jù)前后傾斜角轉(zhuǎn)動(dòng)手掌。

若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，即機(jī)器人的機(jī)體發(fā)生了傾斜，則計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的傾斜角，如前后傾斜角、左右傾斜角等，根據(jù)傾斜角的性質(zhì)對應(yīng)的作出如上下移動(dòng)手臂或轉(zhuǎn)動(dòng)手掌的調(diào)整，以使得機(jī)器人的手掌始終處于平衡的狀態(tài)，防止放置于機(jī)器人手掌的物品、食物等滑落。

具體的，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)或者靜止的過程中，可以根據(jù)機(jī)器人機(jī)體內(nèi)部的第一陀螺儀和第二陀螺儀監(jiān)測機(jī)體的姿態(tài)，根據(jù)第一陀螺儀和第二陀螺儀檢測到的姿態(tài)信息建立XYZ空間直角坐標(biāo)系或極坐標(biāo)，通過坐標(biāo)變換，變換后的坐標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是正對機(jī)器人的直角坐標(biāo)系XOZ，對應(yīng)的是機(jī)器人左右兩側(cè)的姿態(tài)，另一個(gè)是以機(jī)器人側(cè)面建立的直角坐標(biāo)系YOZ，對應(yīng)的是機(jī)器人前后兩側(cè)的姿態(tài)，并根據(jù)機(jī)器人的姿態(tài)調(diào)整雙臂的平衡。

假如機(jī)器人雙臂原保持平衡，突然機(jī)體傾斜角有變化，為了保持手掌上的物品安全，手臂必須盡快保持保衡，此時(shí)左右傾斜變化的角度為E，前后傾斜變化的角度為F，機(jī)器人雙臂間的中心距離為L，則手臂的手掌關(guān)節(jié)A迅速往機(jī)體前后傾斜相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)角度F，這樣手掌就能快速保持水平。如圖5所示，為機(jī)器人的機(jī)體左右傾斜切面圖，為了使手臂盡量少受機(jī)體左右傾斜的影響，機(jī)器人左右手臂應(yīng)該同時(shí)分別上下移動(dòng)L3＝0.5*L*tan(E)，上下移動(dòng)過程中B關(guān)節(jié)和O關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度如前。

需要說明的是，在機(jī)器人移動(dòng)的過程中，位于手掌中的第一陀螺儀不斷反饋手掌的姿態(tài)信息，而手掌關(guān)節(jié)A的電機(jī)會(huì)根據(jù)手掌的姿態(tài)信息中前后傾斜角的變化值轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的變化值使手掌始終保持水平位置。

本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種機(jī)器人雙臂自平衡方法，對機(jī)器人雙臂進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，建立的數(shù)學(xué)模型與機(jī)器人的陀螺儀姿態(tài)信息進(jìn)行結(jié)合，生成出可以快速反應(yīng)，準(zhǔn)確的機(jī)器人雙臂平衡數(shù)學(xué)模型。這種基于仿生學(xué)的機(jī)器人雙臂自平衡方法的控制方法簡單，通過不斷量測和監(jiān)督機(jī)器人的機(jī)體傾斜角的變化，即可實(shí)現(xiàn)掌握變化信息，以降低不確定性帶來的風(fēng)險(xiǎn)，并且將機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型與陀螺儀姿態(tài)信息進(jìn)行結(jié)合及時(shí)調(diào)整雙臂的姿態(tài)，保證手掌上物品的安全，使得機(jī)器人可在傾斜或不平的路面載物行駛。此外還可以通過預(yù)設(shè)重物范圍，減少機(jī)器人雙臂因突然承載重物搖擺的幅度，快速恢復(fù)平衡。

以上為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人雙臂自平衡方法的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述，以下將對本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人進(jìn)行詳細(xì)的描述。

請參閱圖6，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人包括：

機(jī)體、手臂和手臂自平衡控制器，手臂包括可旋轉(zhuǎn)的手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；

手掌設(shè)置有第一陀螺儀，機(jī)體的底部設(shè)置有第二陀螺儀；

手臂自平衡控制器包括：控制模塊301，用于通過控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度及調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)；控制模塊301包括：

計(jì)算單元3011，用于以肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)為原點(diǎn)，設(shè)置手掌、手肘的坐標(biāo)，并根據(jù)手掌、手肘和肩膀轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)計(jì)算手臂的前臂與水平軸的夾角a1及手臂的上臂與水平軸的夾角a2；

控制單元3012，用于根據(jù)夾角a1及夾角a2控制機(jī)器人的手臂的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并控制手掌的關(guān)節(jié)的電機(jī)根據(jù)第一陀螺儀的前后傾斜角大小轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整手掌處于平衡狀態(tài)。

預(yù)設(shè)模塊302，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的機(jī)器人的承載物的重量范圍控制機(jī)器人的兩個(gè)手臂的輸出力矩；

判斷模塊303，用于根據(jù)實(shí)時(shí)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化；判斷模塊包括：

判斷單元3031，用于根據(jù)檢測到的第一陀螺儀和第二陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)獲取機(jī)器人的機(jī)體和兩個(gè)手臂的姿態(tài)信息，并判斷機(jī)器人的機(jī)體傾斜角是否有變化。

調(diào)整模塊304，用于若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的傾斜角，并根據(jù)傾斜角上下移動(dòng)手臂或轉(zhuǎn)動(dòng)手掌；調(diào)整模塊包括：

調(diào)整單元3041，用于若機(jī)器人的機(jī)體傾斜角有變化，計(jì)算機(jī)器人的機(jī)體的左右傾斜角和前后傾斜角，并根據(jù)左右傾斜角上下移動(dòng)手臂，根據(jù)前后傾斜角轉(zhuǎn)動(dòng)手掌。

需要說明的是，機(jī)器人的手掌設(shè)置有膠墊。為了使機(jī)器人的手臂搬運(yùn)物品時(shí)更加平穩(wěn)，在機(jī)器人手臂的兩個(gè)手掌上加上一個(gè)厚厚的軟膠墊，既可以防滑，也可以起到緩沖減震的作用。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。