本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，特別是涉及一種全向移動座椅機器人。

背景技術(shù)：

目前，市場上銷售的平衡車，是通過感應(yīng)人體姿態(tài)推斷運動意圖，其不可實現(xiàn)萬向移動。

然而上述的平衡車，采用的是陀螺儀的結(jié)構(gòu)，通過感應(yīng)姿態(tài)角度的變化，推斷人的移動意圖，其操作較為困難，需要經(jīng)過一定時間的訓(xùn)練才能熟練操作，并且由于人體隨著平衡車底盤同時傾斜，易發(fā)生安全事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種易于操作、安全可靠的全向移動座椅機器人。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種全向移動座椅機器人，包括：

坐板組件，用于支撐人體；

布置在坐板組件上的壓力傳感器，以感應(yīng)人體的重心偏移；

全向移動裝置，驅(qū)動坐板組件沿人體重心偏移的方向平移或旋轉(zhuǎn)；

電控單元，與全向移動裝置和壓力傳感器電性相連。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述壓力傳感器包括3個以上的一軸傳感器或者至少一個多軸傳感器，至少一個一軸傳感器在水平方向上與其他一軸傳感器不共線，所述全向移動裝置包括3個以上的全向輪，各全向輪在水平方向上呈多邊形布置，所述全向輪配有驅(qū)動部件。

作為本發(fā)明的進一步改進，全向移動裝置包括3個全向輪，各全向輪在水平方向上呈三角形布置。

作為本發(fā)明的進一步改進，每個全向輪均配有驅(qū)動部件，所述驅(qū)動部件也呈三角形布置。

作為本發(fā)明的進一步改進，每個所述驅(qū)動部件包括電機以及傳動部件，電機連接傳動部件，所述傳動部件連接對應(yīng)的全向輪。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述傳動部件包括連接在電機輸出端的減速機、連接減速機輸出端的傳動單元，所述全向輪連接在傳動單元的輸出端。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述坐板組件包括由頂部向底部依次布置的泡沫墊、坐板和底板，所述坐板連接在泡沫墊底端面上，所述底板連接有機架，所述全向移動裝置連接在機架底部，所述壓力傳感器底端固定在底板上表面，壓力傳感器頂端連接所述坐板。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述機架頂端連接底板的部分為多邊形框架結(jié)構(gòu)，多邊形框架結(jié)構(gòu)的外周接有補償板，補償板與坐板的外部輪廓對齊。

作為本發(fā)明的進一步改進，每一所述全向輪包括一轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤的外周設(shè)有滾輪，各所述滾輪在轉(zhuǎn)盤的外周包絡(luò)成一個圓，各滾輪能夠自轉(zhuǎn)且其自轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向垂直。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述全向移動裝置、電控單元、壓力傳感器均由供電單元供電。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用壓力傳感器感應(yīng)重心偏移以及偏移量的變化，來推斷人體運動意圖，相較于傳統(tǒng)用的陀螺儀感應(yīng)人體傾斜姿態(tài)角，該感應(yīng)方式易于操作，更加安全可靠。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明進一步說明。

圖1是座椅機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是全向移動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是坐板組件的分解示意圖；

圖4是全向輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是座椅機器人的運動示意圖。

具體實施方式

如圖1和圖3所示的全向移動座椅機器人，包括設(shè)置在外殼6內(nèi)部的坐板組件1、壓力傳感器、電控單元5和全向移動裝置3。

其中，坐板組件1位于整個機器人的最頂端，用于支撐坐立的人體。

壓力傳感器有若干個，各壓力傳感器均布在坐板組件1上，以感應(yīng)人體的重心偏移，推斷運動的意圖，也即坐立的人體通過改變體態(tài)，或者改變坐立的位置或者其他方式來調(diào)節(jié)自身的重心，該重心的偏移方向以及偏移量會被壓力傳感器所感應(yīng)。

所述的全向移動裝置3，用于驅(qū)動坐板組件1以及整個機器人沿人體重心偏移的方向進行平移或旋轉(zhuǎn)。全向移動是指在水平方向上能夠向任意方向移動，包括平移和旋轉(zhuǎn)。

所述的電控單元5，與全向移動裝置3和壓力傳感器電性相連。當(dāng)壓力傳感器感應(yīng)重心偏移后會將偏移的方向以及偏移量的信息反饋至電控單元5，之后電控單元5控制全向移動裝置3按著反饋值進行某一方向的平移。所述的電控單元5包括電機驅(qū)動器、控制板、傳感器信號采集卡，為機器人的控制系統(tǒng)核心。

實施例中的座椅機器人，通過壓力傳感器感應(yīng)人體重心偏移的變化，從而推斷運動意圖，相比現(xiàn)有技術(shù)中通過感應(yīng)人體傾斜的姿態(tài)角的方法，這種方式更易于操作和控制，安全性更好。

進一步優(yōu)選的，座椅機器人的壓力傳感器包括3個以上的一軸傳感器2或者至少一個多軸傳感器，一軸傳感器2和多軸傳感器均為加速度傳感器。

當(dāng)壓力傳感器為一軸傳感器時，至少一個一軸傳感器在水平方向上與其他一軸傳感器不共線，也即各一軸傳感器在水平方向上呈多邊形布置。比如3個一軸傳感器呈三角形布置，而4個一軸傳感器可以為四邊形布置，也可以呈三角形布置(其中三個一軸傳感器在一直線上)。

當(dāng)壓力傳感器為兩軸傳感器時，則至少需要兩個，以滿足三個方向的要求。

當(dāng)壓力傳感器為三軸傳感器或者多軸傳感器時，則需要一個即可。以下實施例均使用多個一軸傳感器2進行解釋說明。

所述的全向移動裝置包括3個以上的全向輪31，各全向輪31在水平方向上呈多邊形布置，所述全向輪31配有驅(qū)動部件。

進一步優(yōu)選的，座椅機器人的一軸傳感器2有多個，多個一軸傳感器在水平方向上呈多邊形布置，通過多個一軸傳感器2來進行感應(yīng)，推斷運動意圖。一般來說，某一方向的運動意圖由兩個一軸傳感器進行感應(yīng)和推斷，那么全向移動裝置3包括若干個全向輪31，各全向輪31在水平方向上呈多邊形布置，在水平面上的投影來看，每個全向輪31分別位于不同的兩個一軸傳感器之間，這種全向輪31與壓力傳感器的設(shè)置方向更方便控制和保證全向輪的運動穩(wěn)定性。

上述的全向輪31配有驅(qū)動部件，如圖2所示，全向輪31、驅(qū)動部件均安裝在一底部支撐板34上。

進一步優(yōu)選的，6個一軸傳感器2在水平方向上呈正六邊形布置，全向移動裝置3包括3個全向輪31，各全向輪31在水平方向上呈三角形布置。

參考圖5，每個全向輪31的速度可分解為切向速度vt和軸向速度vr，通過運動合成的方法將三個全向輪的速度合成，即可得到機器人的移動速度矢量。

進一步優(yōu)選的，每個全向輪31均配有驅(qū)動部件，驅(qū)動部件也呈三角形布置，從而所有驅(qū)動部件、所有全向輪31的重心重合。

進一步優(yōu)選的，參考圖2，每個驅(qū)動部件包括電機32以及傳動部件，傳動部件連接對應(yīng)的全向輪31。各電機32以及各傳動部件也呈三角形布置。

具體來說，傳動部件包括連接在電機32輸出端的減速機33、連接減速機33輸出端的傳動單元，全向輪31連接在傳動單元的輸出端。所述的減速機33為行星輪減速機，能夠增大輸出扭矩。所述的傳動單元包括與減速機33輸出端連接的前同步輪35、通過傳動軸36與全向輪31連接的后同步輪37，前同步輪35與后同步輪37通過同步帶38相連，傳動軸36通過軸承座39安裝在底部支撐板34上，所述的電機32通過電機安裝座310安裝在底部支撐板34上。

進一步優(yōu)選的，參考圖3，坐板組件1包括由頂部向底部依次布置的泡沫墊11、坐板12和底板13，坐板12連接在泡沫墊11底端面上，底板13連接有機架14，全向移動裝置3的底部支撐板34連接在機架14底部，壓力傳感器底端固定在底板13上表面，壓力傳感器頂端連接坐板12。

進一步優(yōu)選的，圖示中的坐板12為圓板，機架14頂端連接底板13的部分為多邊形框架結(jié)構(gòu)，這種多邊形框架結(jié)構(gòu)的強度較大，能夠承載更大的重量。多邊形框架結(jié)構(gòu)的外周還接有補償板15，補償板15的直徑與坐板12的直徑相等從而其外部輪廓與坐板12的外部輪廓對齊。補償板15的作用是將多邊形框架結(jié)構(gòu)補償成與坐板12直徑相同的圓形，增強整個機器人的美觀性，而且壓力傳感器、電控單元5也不會進塵、進雜物。需要說明的是，坐板也可以不一定為圓板，只要補償板與坐板的外部輪廓是對齊的也同樣可以達到相同的效果。

實施例中，全向移動裝置3、電控單元5、壓力傳感器均由供電單元4供電，該供電單元4安裝在機架14內(nèi)部，其包括鋰電池或者其他的一些電池組件以及對應(yīng)的線路。當(dāng)期采用鋰電池供電時，可以保證充電時間短、供電能力足，另外，機器人還可以配備為鋰電池、電池組件充電的接口。

進一步優(yōu)選的，參考圖4，所述的全向輪31包括一轉(zhuǎn)盤311，轉(zhuǎn)盤311的外周設(shè)有滾輪，各滾輪在轉(zhuǎn)盤311的外周包絡(luò)成一個圓，各滾輪能夠自轉(zhuǎn)且其自轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)方向垂直。

具體滾輪可以通過以下方式實現(xiàn)：

滾輪包括沿轉(zhuǎn)盤311的旋轉(zhuǎn)方向交錯布置的大滾輪312和小滾輪313，大滾輪312、小滾輪313的自轉(zhuǎn)方向均與轉(zhuǎn)盤311的旋轉(zhuǎn)方向垂直，各小滾輪313與大滾輪312在轉(zhuǎn)盤311的外周包絡(luò)成一個圓。參考圖4和圖5，其中一個轉(zhuǎn)盤可以帶動底部支撐板沿v1t方向平移，而大滾輪312和小滾輪313能使得底部支撐板沿v1r方向平移，從而實現(xiàn)兩個方向的平移，之后結(jié)合其他兩個轉(zhuǎn)盤的v2t、v2r、v3t、v3r方向的運動，實現(xiàn)底部支撐板以及整個機器人的全向平移或旋轉(zhuǎn)運動。

以上通過三個全向輪組合的方式，三點可時刻接地，保證運動的連續(xù)性和平穩(wěn)性；相較于目前常用的麥克拉姆輪，這種全向輪接地點好，運動平穩(wěn)性好，同等載重范圍體積和重量更小。

以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，其并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制。