(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211034551.0 (22)申请日 2022.08.26 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 左伟龙　高峻峣　金鸣岳　辛稀龙　 穆天　曹靖威　 (74)专利代理 机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 专利代理师 张明明 (51)Int.Cl. B25J 19/00(2006.01) B25J 13/08(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种仿人机器人摔倒后的状态检测与站立 规划方法 (57)摘要 本发明提供了一种仿人机器人摔倒后 的状 态检测与站立规划方法， 机器人摔倒后， 由机器 人的方向和关节对应的电机角度值计算出各个 连杆的位置和方向， 同时动作 捕捉服获取各个连 杆的位置和方向， 分别对各个连杆的位置和方向 进行比较， 当两者之间差值的绝对值小于等于设 定的阈值， 机器人本体结构一切正常， 再对机器 人所处的外部环境进行检测， 从而判断机器人能 否站立， 如果具有站立起来的能力， 则利用马氏 距离计算方法计算实时的状态值与站立过程必 须经历状态对应的参考值的距离， 控制机器人相 应的关节到达距离最小值对应的状态。 本发明解 决了机器人在复杂环境下的状态检测与站立规 划问题， 提高了 机器人的适应性。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115256468 A 2022.11.01 CN 115256468 A 1.一种仿人机器人摔倒 后的状态检测与站立 规划方法， 其特 征在于： 当机器人摔倒后， 工控机由机器人的方向和关节对应的电机角度值计算出各个连杆的 位置和方向， 记为S1； 同时动作捕捉服获取各个连杆的位置和方向， 记为S2， 并传输给工控 机； 若|S1‑S2|≤E， 机器人本体结构一切正常， 对机器人所处的外部环境进行检测， 并对机 器人站立进行规划； 若|S1 ‑S2|＞E， 机器人本体出现异常， 需即刻检修； 其中E为设定的阈 值。 2.根据权利要求1所述的仿人机器人摔倒后的状态检测与站立规划方法， 其特征在于， 对机器人所处的外部环境进行检测， 具体为： 在机器人关键碰撞点处安装压电薄膜传感器， 若压电薄膜传感器的初始值 发生变化， 则判断关键碰撞点对应的身体部位与地面 发生了接 触。 3.根据权利要求2所述的仿人机器人摔倒后的状态检测与站立规划方法， 其特征在于， 所述关键碰撞点包括机器人的前额、 后脑、 前胸、 后背、 前腰、 后腰、 左右手心、 左右手背、 左 右膝盖、 前脚跟和后脚跟。 4.根据权利要求3所述的仿人机器人摔倒后的状态检测与站立规划方法， 其特征在于， 对机器人站立进行规划， 具体为： 计算机器人实时的状态值与站立过程必须经历状态对应 的参考值的距离， 控制机器人相应的关节到 达距离最小值对应的状态。 5.根据权利要求4所述的仿人机器人摔倒后的状态检测与站立规划方法， 其特征在于， 所述机器人实时的状态值及站立过程必须经历 状态对应的参考值均包括： 关节的电机角度 值、 连杆的位置和方向、 惯性测量单元采集的数据、 力传感器采集的数据和关键碰撞点的 值。 6.根据权利要求5所述的仿人机器人摔倒后的状态检测与站立规划方法， 其特征在于， 当控制机器人相 应的关节到达距离最小值对应的状态后， 检测此时关节电机角度值、 连杆 的位置和方向、 惯 性测量单元采集的数据、 力 传感器采集的数据、 关键碰撞点的值是否为设 定的参考值， 如果是， 继续下一个状态转移， 否则重复状态检测， 寻找最优状态， 控制相应的 关节到达最优状态。 7.根据权利要求6所述的仿人机器人摔倒后的状态检测与站立规划方法， 其特征在于， 所述距离采用马氏距离计算方法计算得到 。 8.根据权利要求7所述的仿人机器人摔倒后的状态检测与站立规划方法， 其特征在于， 所述惯性测量单 元安装在机器人头 部， 所述力传感器安装在机器人两脚踝 处。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115256468 A 2一种仿人机 器人摔倒后的状态检测与站立规划方 法 技术领域 [0001]本发明涉及仿人机器人技术领域， 具体涉及一种仿人机器人摔倒后的状态检测与 站立规划方法。 背景技术 [0002]人类设计仿人机器人的目的是希望它能够帮助或者代替人类完成某项任务， 但是 由于环境的复杂性， 当仿人机器人执行某项任务时， 容易 发生摔倒的情况。 由于仿人机器人 不能像人类一样在摔倒后感知身体所 处的位置以及在摔倒后判断关节产生损伤， 因此需要 一种方法来检测机器人摔倒 后的状态， 并根据检测后的状态决定是否继续完成任务。 [0003]现有技术集中于研究仿人机器人如何避免摔倒， 或者当摔倒不可避免时如何完成 保护动作， 但是对于摔倒 后的机器人状态检测研究却很少。 发明内容 [0004]有鉴于此， 本发明提供了一种仿人机器人摔倒 后的状态检测与站立 规划方法。 [0005]本发明是通过以下技 术手段实现上述 技术目的的。 [0006]一种仿人机器人摔倒 后的状态检测与站立 规划方法： [0007]当机器人摔倒后， 工控机由机器人的方向和关节对应的电机角度值计算出各个连 杆的位置和方向， 记为S1； 同时动作捕捉服获取各个连杆的位置和方向， 记为S2， 并传输给 工控机； [0008]若|S1‑S2|≤E， 机器人本体结构 一切正常， 对机器人所处的外部环境进行检测， 并 对机器人站立进 行规划； 若|S1 ‑S2|＞E， 机器人本体出现异常， 需即刻检修； 其中E为设定的 阈值。 [0009]上述技术方案中， 对机器人所处的外部环境进行检测， 具体为： 在机器人关键碰撞 点处安装压电薄膜传感器， 若压电薄膜传感器的初始值发生变化， 则判断关键碰撞点对应 的身体部位与地 面发生了 接触。 [0010]上述技术方案中， 所述关键碰撞点包括机器人的前额、 后脑、 前胸、 后背、 前腰、 后 腰、 左右手心、 左右手背、 左右膝盖、 前脚跟和后脚跟。 [0011]上述技术方案中， 对机器人站立进行规划， 具体为： 计算机器人实时的状态值与站 立过程必须经历 状态对应的参考值的距离， 控制机器人相应的关节到达距离最小值对应的 状态。 [0012]上述技术方案中， 所述机器人实时的状态值及站立过程必须经历状态对应的参考 值均包括： 关节的电机角度值、 连杆的位置和方向、 惯性测量单元采集的数据、 力传感器采 集的数据和关键 碰撞点的值。 [0013]上述技术方案中， 当控制机器人相应的关节到达距离最小值对应的状态后， 检测 此时关节电机角度值、 连杆的位置和方向、 惯性测量单元采集的数据、 力传感器采集的数 据、 关键碰撞点的值是否为设定的参考值， 如果是， 继续下一个状态转移， 否则重复状态检说　明　书 1/4 页 3 CN 115256468 A 3