CN116252307A - Robot assistant and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域technical field
本发明涉及机器人,更具体地涉及一种智能机器人助理,其可以提供行走辅助、行走训练和身体训练。The present invention relates to robots, and more particularly to an intelligent robotic assistant that can provide walking assistance, walking training and physical training.
背景技术Background technique
多年来,服务业对机器人技术的需求不断增长。因此,机器人助理近年来引起了极大的关注。The demand for robotics in the service industry has grown over the years. As a result, robotic assistants have attracted a great deal of attention in recent years.
例如,可以设计一种类型的机器人助理来帮助支撑用户体重的一部分,以减少用户在行走时腿部的负荷,从而减少疲劳和减少体力消耗。例如,可以找到关于辅助机器人的大量研究,包括上肢、下肢和全身辅助或训练的应用。For example, a type of robotic assistant could be designed to help support part of the user's body weight to reduce the load on the user's legs while walking, thereby reducing fatigue and physical exertion. For example, a large body of research can be found on assistive robotics, including applications for upper-body, lower-body, and whole-body assistance or training.
这些机器人助理通常包括用于移动的轮子和具有供用户抓握的把手的竖直主体。一些机器人助理可以包括用于显示引导信息的显示器。然而,由于竖直主体和显示器的固定特性,这些机器人助理可能会缺乏自我重新配置以适应不同应用场景的能力。These robotic assistants typically include wheels for movement and a vertical body with a handle for the user to grasp. Some robotic assistants may include displays for displaying guided information. However, due to the fixed nature of the vertical body and display, these robotic assistants may lack the ability to self-reconfigure to adapt to different application scenarios.
因此,需要提供一种机器人助理来克服上述问题。Therefore, it is necessary to provide a robot assistant to overcome the above problems.
发明内容Contents of the invention
因此,本发明提供一种机器人助理以解决上述问题。Therefore, the present invention provides a robot assistant to solve the above problems.
为了达到上述目的,本发明提供了一种机器人助理,包括:底座;位于该底座上的升降机构;可转动地安装在该升降机构上的显示器;位于该显示器上的摄像头,该摄像头被配置为拍摄用户的图像;和接收命令指令的控制系统;其中,响应于命令指令,该控制系统被配置为基于所述图像检测用户面部在竖直方向上的移动;其中,响应于检测到用户面部在竖直方向上的移动,该控制系统被配置为旋转该显示器并致动该升降机构以使该显示器上下移动以使在用户面部在竖直方向移动的过程中面向用户面部。In order to achieve the above object, the present invention provides a robot assistant, comprising: a base; a lifting mechanism on the base; a display rotatably installed on the lifting mechanism; a camera on the display, the camera is configured as taking an image of the user; and a control system that receives a command instruction; wherein, in response to the command instruction, the control system is configured to detect a vertical movement of the user's face based on the image; wherein, in response to detecting that the user's face moves in a vertical direction For vertical movement, the control system is configured to rotate the display and actuate the lift mechanism to move the display up and down to face the user's face during the vertical movement of the user's face.
可选的,机器人助理还包括位于该升降机构顶部的显示器支架和固定在该显示器支架上的电机,其中,该显示器通过该显示器支架间接安装在该升降机构上,该电机被配置为驱动该显示器相对于该显示器支架旋转。Optionally, the robot assistant also includes a display bracket on the top of the lifting mechanism and a motor fixed on the display bracket, wherein the display is indirectly mounted on the lifting mechanism through the display bracket, and the motor is configured to drive the display Swivel relative to the monitor arm.
可选的,机器人助理还包括连接到该显示器支架的旋转阻尼器,其中,该旋转阻尼器被配置为控制该显示器的旋转速度。Optionally, the robotic assistant further includes a rotation damper connected to the display bracket, wherein the rotation damper is configured to control the rotation speed of the display.
可选的,机器人助理还包括固定连接到该升降机构的两个手柄,其中,该两个手柄被配置为适合用户的手以提供两个把手。Optionally, the robotic assistant further includes two handles fixedly connected to the lifting mechanism, wherein the two handles are configured to fit the user's hands to provide two handles.
可选的,机器人助理还包括固定连接到该显示器支架的限位开关,其中,该限位开关被配置为响应于该显示器旋转到一预定位置而被启动,并且该控制系统被配置为根据该限开关被启动而停止该显示器的旋转。Optionally, the robotic assistant further includes a limit switch fixedly connected to the display stand, wherein the limit switch is configured to be activated in response to the display being rotated to a predetermined position, and the control system is configured to The limit switch is activated to stop the rotation of the display.
可选的,该升降机构包括安装在该底座上的致动器、竖直设置在该底座上的主体以及滑动连接于该主体上的滑动件,该显示器位于该滑动件上,该致动器被配置为驱动该滑动件上下移动。Optionally, the lifting mechanism includes an actuator installed on the base, a main body vertically arranged on the base, and a sliding part slidably connected to the main body, the display is located on the sliding part, and the actuator configured to drive the slider up and down.
本发明还提供一种机器人助理,包括:底座;竖直设置并安装在该底座上的升降机构;可旋转地连接到该升降机构的显示器;固定在该显示器上的摄像头,该摄像头被配置为拍摄用户的图像;一个或多个处理器;存储器;和一个或多个程序,其中,所述一个或多个程序存储在该存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括:基于所述图像检测用户面部在竖直方向上的运动的指令;和用于响应于检测到所述用户的面部在竖直方向上的移动,旋转所述显示器并致动所述升降机构以上下移动所述显示器,以允许所述摄像头在所述用户面部在所述竖直方向上移动期间面向所述用户脸的指令。The present invention also provides a robot assistant, comprising: a base; a lifting mechanism vertically arranged and installed on the base; a display rotatably connected to the lifting mechanism; a camera fixed on the display, and the camera is configured as taking an image of a user; one or more processors; memory; and one or more programs, wherein the one or more programs are stored in the memory and configured to be executed by the one or more processors, The one or more programs include: instructions for detecting a vertical movement of a user's face based on the image; and for rotating the display in response to detecting the vertical movement of the user's face and actuate the lifting mechanism to move the display up and down to allow the camera to face the user's face during the movement of the user's face in the vertical direction.
本发明还提供一种用于控制机器人助理的方法,包括:提供底座;提供定位在所述底座上的升降机构;提供可旋转地连接到所述升降机构的显示器;提供固定到所述显示器的摄像头;使用所述摄像头获得用户的多个图像;基于所述图像检测所述用户的面部在竖直方向上的移动;响应于检测到用户的面部在竖直方向上的移动,旋转所述显示器并致动所述升降机构以上下移动所述显示器,以允许所述摄像头在用户的面部沿竖直方向移动期间面向用户的面部。The present invention also provides a method for controlling a robotic assistant, comprising: providing a base; providing a lift mechanism positioned on the base; providing a display rotatably connected to the lift mechanism; providing a a camera; obtaining a plurality of images of the user using the cameras; detecting a vertical movement of the user's face based on the images; and rotating the display in response to detecting the vertical movement of the user's face And actuate the lifting mechanism to move the display up and down to allow the camera to face the user's face during the vertical movement of the user's face.
可选的,旋转该显示器包括:确定所述图像中的当前一幅图像中用户面部的关键点;确定通过该关键点与一摄像头中心的连线与该摄像头光轴的夹角;确定用户面部在竖直方向上的移动方向;和基于用户面部在竖直方向上的移动方向和该夹角来旋转该显示器。Optionally, rotating the display includes: determining a key point of the user's face in the current image in the images; determining the angle between a line passing through the key point and the center of a camera and the optical axis of the camera; determining the user's face a moving direction in the vertical direction; and rotating the display based on the moving direction of the user's face in the vertical direction and the included angle.
可选的,在确定用户面部在竖直方向上的移动方向之后,致动所述升降机构以上下移动所述显示器包括:启动所述升降机构以根据用户面部在竖直方向上的移动方向向上或向下移动所述显示器。Optionally, after determining the moving direction of the user's face in the vertical direction, actuating the lifting mechanism to move the display up and down includes: activating the lifting mechanism to move upward according to the moving direction of the user's face in the vertical direction. Or move the display down.
本发明技术方案,具有如下优点:机器人助理可以促进老年人积极的生活方式。机器人助理可以让他们做更多的运动来保持他们的移动能力。四处走动也为老年人提供了更多与他人互动的机会(尤其是在养老机构或辅助生活机构),从而减少他们的孤独感。当做深蹲的用户合适地站在机器人助理的后面时,可以控制摄像头一直面对用户的面部,从而使用户的面部出现在显示屏的中央。机器人助理可以通过在显示器上显示信息(例如深蹲次数)来提供指导/帮助。The technical solution of the present invention has the following advantages: the robot assistant can promote the active lifestyle of the elderly. Robotic assistants could allow them to do more exercise to maintain their mobility. Moving around also provides older adults with more opportunities to interact with others (especially in a nursing or assisted living facility), thereby reducing their feelings of isolation. When the squatting user is properly standing behind the robot assistant, the camera can be controlled to face the user's face all the time, so that the user's face appears in the center of the display. Robotic assistants can provide guidance/assistance by displaying information on a display, such as squat times.
附图说明Description of drawings
并入本文并形成说明书的一部分的附图说明了本公开的实施例,并且与描述一起进一步用于解释本公开的原理并使相关领域的技术人员能够制作和使用本公开。为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。The accompanying drawings, which are incorporated in and form a part of this specification, illustrate embodiments of the disclosure and, together with the description, further serve to explain the principles of the disclosure and to enable those skilled in the relevant art to make and use the disclosure. In order to more clearly illustrate the specific embodiments of the present invention or the technical solutions in the prior art, the following will briefly introduce the accompanying drawings that need to be used in the description of the specific embodiments or prior art. Obviously, for those skilled in the art As far as people are concerned, other drawings can also be obtained based on these drawings on the premise of not paying creative work.
图1是根据一个实施例的机器人助手的示意性立体图。Figure 1 is a schematic perspective view of a robotic assistant according to one embodiment.
图2是机器人助手的示意性立体图,为清楚起见省略了某些组件。Figure 2 is a schematic perspective view of a robotic assistant with certain components omitted for clarity.
图3a类似于图2,但从不同的角度来观察。Figure 3a is similar to Figure 2, but viewed from a different angle.
图3b类似于图3,但显示处于伸出位置的显示器。Figure 3b is similar to Figure 3 but showing the display in the extended position.
图4是图2的A部分的放大图。FIG. 4 is an enlarged view of part A of FIG. 2 .
图5是图3a的B部分的放大图。Fig. 5 is an enlarged view of part B of Fig. 3a.
图6是显示显示器在两个不同位置的示意图。Figure 6 is a schematic diagram showing the display in two different positions.
图7是根据一个实施例的机器人助手的示意框图。Figure 7 is a schematic block diagram of a robotic assistant according to one embodiment.
图8是根据一个实施例的用于控制机器人助手的方法的示意性流程图。Fig. 8 is a schematic flowchart of a method for controlling a robotic assistant according to one embodiment.
图9是根据一个实施例的用于控制机器人助手的方法的示意性流程图。Fig. 9 is a schematic flowchart of a method for controlling a robotic assistant according to one embodiment.
图10示出了根据一个实施例的由机器人助手的摄像头连续拍摄的两个示例性图像。Fig. 10 shows two exemplary images taken consecutively by the camera of the robotic assistant according to one embodiment.
图11是根据一个实施例的用于控制机器人助手的方法的示意性流程图。Fig. 11 is a schematic flowchart of a method for controlling a robotic assistant according to one embodiment.
图12示出了根据一个实施例的示出用户面部的关键点的示例性图像。Figure 12 illustrates an exemplary image showing key points of a user's face, according to one embodiment.
图13是根据一个实施例的机器人助手的简化模型的示意图。Figure 13 is a schematic diagram of a simplified model of a robotic assistant according to one embodiment.
图14a是示出当用户站在距摄像头中心的预定位置时用户的面部与图像平面中的面部图像之间的关系的图。Fig. 14a is a diagram showing a relationship between a user's face and a face image in an image plane when the user stands at a predetermined position from the center of the camera.
图14b是示出当用户站在随机位置时用户的面部与图像平面中的面部图像之间的关系的图。Fig. 14b is a diagram showing a relationship between a user's face and a face image in an image plane when the user stands at a random position.
图15是根据一个实施例的机器人助手的示意框图。Figure 15 is a schematic block diagram of a robotic assistant according to one embodiment.
图16是根据一个实施例在自动控制模式和手动控制模式下控制显示器的方法的流程图。16 is a flowchart of a method of controlling a display in an automatic control mode and a manual control mode, according to one embodiment.
具体实施方式Detailed ways
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。The technical solutions of the present invention will be clearly and completely described below in conjunction with the accompanying drawings. Apparently, the described embodiments are part of the embodiments of the present invention, but not all of them. Based on the embodiments of the present invention, all other embodiments obtained by persons of ordinary skill in the art without making creative efforts belong to the protection scope of the present invention.
本公开在附图中以示例而非限制的方式进行说明,附图中相似的参考标号表示相似的元件。应当注意,本发明中对“一个”实施例的引用不一定是对同一实施例的引用,并且这种引用可以表示“至少一个”实施例。The present disclosure is illustrated by way of example and not limitation in the drawings, in which like reference numerals indicate like elements. It should be noted that references to "one" embodiment in this disclosure are not necessarily references to the same embodiment, and that such references may mean "at least one" embodiment.
尽管讨论了具体的配置和布置,但应该理解,这样做只是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到,在不背离本公开的精神和范围的情况下,可以使用其他配置和布置。对于相关领域的技术人员显而易见的是,本公开还可以用于各种其他应用中。While specific configurations and arrangements are discussed, it should be understood that this is done for illustration purposes only. A person skilled in the relevant art will recognize that other configurations and arrangements may be used without departing from the spirit and scope of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the relevant art that the present disclosure can also be used in various other applications.
需要注意的是,说明书中对“一个实施例”、“示例实施例”、“一些实施例”、“某些实施例”等的提及表明所描述的实施例可以包括特定的特征(feature)、结构或特性(characteristic),但每个实施例可能不一定包括特定特征、结构或特性。此外,这些短语不一定指相同的实施例。此外,当结合一实施例描述特定特征、结构或特性时,实现与其他实施例相关的这种特征、结构或特性,是在相关领域的技术人员的知识范围内的,无论是否明确描述。It is noted that references in the specification to "one embodiment," "example embodiments," "some embodiments," "certain embodiments," etc. indicate that the described embodiments may include particular features. , structure or characteristic (characteristic), but each embodiment may not necessarily include a specific feature, structure or characteristic. Moreover, these phrases are not necessarily referring to the same embodiment. Furthermore, when a particular feature, structure or characteristic is described in connection with one embodiment, it is within the knowledge of those skilled in the relevant art to implement such feature, structure or characteristic in relation to other embodiments whether explicitly described or not.
一般而言,术语可以至少部分地从上下文中的使用来理解。例如,至少部分取决于上下文,如本文所用的术语“一个或多个”可用于以单数意义描述任何特征、结构或特性,或者可用于以复数意义描述特征、结构或特性的组合。类似地,至少部分地取决于上下文,诸如“一个”或“该”之类的术语也可以被理解为传达单数用法或传达复数用法。此外,术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他的因素,并且可以相反地允许存在不一定明确描述的附加因素,这再次至少部分地取决于上下文。In general, a term can be understood at least in part from its usage in context. For example, the term "one or more" as used herein may be used in the singular to describe any feature, structure or characteristic or may be used in the plural to describe a combination of features, structures or characteristics, depending at least in part on the context. Similarly, terms such as "a" or "the" may also be read to convey singular usage or to convey plural usage, depending at least in part on the context. Furthermore, the term "based on" may be understood as not necessarily intended to convey an exclusive set of factors, and may instead allow for the presence of additional factors not necessarily explicitly described, again depending at least in part on context.
尽管本公开的特征和元件被描述为特定组合中的实施例,在本公开的原理内,每个特征或元件可以单独使用,或以其他各种组合使用,所述使用的最大程度由表述所附权利要求的术语的广泛、一般含义来指示。Although features and elements of the present disclosure have been described as embodiments in particular combinations, within the principles of the disclosure, each feature or element can be used alone or in various other combinations to the maximum extent indicated by the expression. The broad, ordinary meanings of the terms in the appended claims are indicated.
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。In addition, the technical features involved in the different embodiments of the present invention described below may be combined with each other as long as there is no conflict with each other.
图1示出了机器人助理100的立体图。在一个实施例中,机器人助理100可以被设计为帮助支撑用户体重的一部分,以在用户(例如,被看护者或病人)在走路时减轻用户腿上的负荷。机器人助理100可以在人们行走的过程中为人们提供支持/引导,从而使他们能够保持平衡并安全地行走。在一个实施例中,机器人助理100可以用在诸如保健场所、老年护理场所、辅助生活场所等场所中,以在老年人行走时为其提供帮助。然而,机器人助理100可以用在其他场所中。例如,机器人助理100可以在医院中用于为因事故或疾病而暂时失去行走能力的人提供行走辅助、身体训练和跌倒预防。FIG. 1 shows a perspective view of a
参考图2、3a和3b,在一个实施例中,机器人助理100可以包括底座10、位于底座10上的升降机构20、可旋转地安装在升降机构20上的显示器30、位于显示器30上的摄像头40、控制系统50(参见图7)。控制系统50接收来自主机和显示在显示器30上的图形用户界面(GUI)的命令指令以允许用户(例如,医疗保健专业人员和被看护者)直接控制机器人助理100。响应于命令指令,控制系统50控制升降机构20的移动和显示器30的旋转,和/或机器人助理100的其他机械或软件方面。响应命令指令,控制系统50控制升降机构20的移动和显示器30的旋转,和/或机器人助理100的其他机械或软件方面。2, 3a and 3b, in one embodiment, the
在一个实施例中,底座10可以提供用于机器人助理100从一个位置移动到另一个位置的移动机构。在一个实施例中,底座10包括本体、连接到本体的两个差动驱动轮机构以及一个或多个其他轮。轮机构允许底座10沿期望路径移动,而所述一个或多个其他轮实现底座10的平衡和稳定性。所述一个或多个其他轮可以是脚轮或全向驱动轮。In one embodiment,
在一个实施例中,升降机构20位于底座10的顶部。通过升降机构20的致动,显示器30可以在竖直方向上上下移动。当显示器30处于最低缩回位置时,升降机构20使机器人助理100具有有限的高度,这有利于机器人助理100在移动和行进期间的稳定性。升降机构20可被致动以将机器人助理100调整到不同的高度,从而使机器人助理100能够灵活地适应不同身高的用户。下文提供升降机构20的进一步描述。In one embodiment, the
在一个实施例中,机器人助理可以包括使机器人助理100能够感知机器人助理100工作的环境的传感器。在一个实施例中,传感器可以包括不需要与被检测物体物理接触的测距传感器。它们允许机器人助理100感知障碍物而无需实际接触它。测距传感器可以包括红外(IR)传感器、超声波传感器、一个或多个光检测和测距(LiDAR)传感器、近场通信(NFC)和RFID传感器/读取器。在一个实施例中,传感器可以包括惯性测量单元(IMU)传感器,每个该传感器都包含至少一个加速度计和至少一个陀螺仪。一个或多个LiDAR传感器用于创建环境地图。结合IMU传感器,LiDAR传感器用于确定机器人助理100在环境地图中的实时位置。来自测距传感器的数据用于在机器人助理100移动期间检测障碍物,例如隆起、悬垂物体、溢出物和其他危险,并且机器人助理100可以提醒用户绕过检测到的障碍物。这些传感器可以沿着底座10或机器人助理100的其他位置定位。In one embodiment, the robotic assistant may include sensors that enable the
控制系统50与底座10、升降机构20和传感器电连接,并且被配置为接收命令指令以控制机器人助理100。命令指令可以响应机器人助理100的移动/动作从控制系统50接收,或者控制系统50可以无线地或通过有线连接或通过显示器30上的GUI从主计算机接收命令指令。控制系统50还可以直接接收来自用户的命令指令。例如,机器人助理100可以检测机器人助理100的把手是否被用户握住。在一些模式下,控制系统50在用户握持把手后接收命令指令。响应命令指令,控制系统50控制底座10的运动,并控制升降机构20驱动显示器30的竖直运动。下文提供了对控制系统50的进一步描述。The
在一个实施例中,底座10可以是差动驱动平台。底座10可以包括两个独立驱动的轮机构和一个脚轮机构。两个轮机构相互间隔设置在底座10的相对两侧,它们的旋转轴线彼此对齐并且沿底座10的宽度方向延伸。脚轮机构可以包括全向轮且设置在邻近底座10的与轮机构相对的一端。需要说明的是,轮机构和脚轮机构的数量和布置方式可以根据实际需要而改变。例如,在替代实施例中,两个轮机构和两个脚轮机构可以分别设置在底座10的四个角处。In one embodiment,
参考图3b所示,在一个实施例中,升降机构20可包括安装在底座10上的致动器21、竖直设置在底座10上的主体23、以及可滑动地容纳在主体23中的滑动件25。致动器21用于驱动滑动件25在上下方向上下移动。显示器30因此可在最低缩回位置(见图1-3a)和一被确定的伸出位置(例如,见图3b)之间移动。Referring to FIG. 3 b , in one embodiment, the
在另一个实施例中,升降机构20可以包括设置在主体23和滑动件25内的提升机构。致动器21可以是直线电机,用于驱动提升机构在竖直方向伸长或缩回。致动器21用于对提升机构施加推力或拉力,以驱动提升机构在竖直方向伸长或缩回,从而驱动滑动件25在竖直方向上下移动。在一个实施例中,提升机构可以包括联接到马达的输出轴的丝杠,以及联接到丝杠并且可沿着丝杠滑动的螺纹套环。通过螺纹套环与导螺杆的配合,来自致动器21的旋转运动被转换成平移运动。升降机构从而可以驱动显示器30上下移动。In another embodiment, the
在又一个实施例中,提升机构可以是剪式提升机构。具体地,提升机构可以包括一对或多对支撑件,它们彼此可旋转地连接,并且每对支撑件形成交叉的“X”图案。这些对支撑件的布置方式是众所周知的,在此不再赘述。需要注意的是,丝杠和螺纹套环以及剪式提升机构只是升降机构的示例。升降机构可根据实际需要采用其他配置。In yet another embodiment, the lift mechanism may be a scissor lift mechanism. Specifically, the lifting mechanism may include one or more pairs of supports that are rotatably connected to each other and each pair of supports forms a crossing "X" pattern. The arrangement of these pairs of supports is well known and will not be described in detail here. It is important to note that lead screws and threaded collars and scissor lift mechanisms are just examples of lift mechanisms. The lifting mechanism can adopt other configurations according to actual needs.
在一个实施例中,机器人助理100还可以包括安装在底座10顶部的第一外壳201(见图1)。升降机构30设置在第一外壳201内。In one embodiment, the
参考图2和图3a,在一实施例中,机器人助理100还可以包括位于升降机构20顶部的显示器支架301和固定在显示器支架301上的电机302。显示器30通过显示器支架301间接安装在升降机构20上。电机302用于驱动显示器30相对于显示器支架301旋转。在一个实施例中,显示器支架301是由包括基板3011和两个竖直板3012和3013。基板3011固定在升降机构20的滑动件25的顶部。两个竖直板3012和3013设置在基板3011的相对两侧。显示器30可旋转与竖直板3012和3013的上端连接。在一个实施例中,显示器30可以限定U形凹陷31,两个竖直板3012和3013的上端容纳在凹槽31中,并且可旋转地连接到凹陷31的内侧表面。Referring to FIG. 2 and FIG. 3 a , in an embodiment, the
在一个实施例中,电机302设置在竖直板3012和3013之间的空间中,并固定在垂直板3012上。在这种情况下,电机302的旋转电机轴穿过限定在竖直板3012中的孔,并且固定到显示器30。显示器30因此能够与电机轴一起旋转。In one embodiment, the
参考图4和图5,在一个实施例中,机器人助理100还可以包括与显示器支架301连接的旋转阻尼器303。旋转阻尼器303被配置为控制显示器30的旋转速度。旋转阻尼器303被固定到竖直板3013上。在一个实施例中,显示器30通过连接件304和旋转阻尼器303连接到竖直板3013。旋转阻尼器303可以限定通孔3031。在一个实施例中,通孔3031限定在旋转阻尼器303的转子中,并且是方孔。连接件304包括主体3041和转轴3042。主体3041的一端固定在显示器30上,另一端设置有根据旋转阻尼器303的方形通孔3031确定尺寸和成型的转轴3042。主体3041穿过竖直板3013上的通孔3014,轴3042穿过旋转阻尼器303的方形通孔3031,从而可以将旋转从显示器30传递到旋转阻尼器303。具体地,当连接件304与显示器30一起旋转时,旋转阻尼器303的转子因此被驱动旋转。有多种类型的阻尼器可供选择。例如,旋转阻尼器303可以利用流体阻力原理来抑制运动。在该示例中,旋转阻尼器303可以包括主体、转子、盖以及填充在由主体、转子和盖限定的空间中的油。油液的黏度是用来提供制动力来减慢显示器30的旋转运动,这样可以保证显示器30的转动平稳而平缓。需要说明的是,图4仅是说明性示例,根据实际需要,可以使用其他类型的阻尼器来控制显示器30的速度。Referring to FIG. 4 and FIG. 5 , in one embodiment, the
参考图4,在一个实施例中,机器人助理100还可以包括限位开关305,限位开关305固定连接到显示器支架301。限位开关305被配置为响应于显示器30旋转到预定位置而被启动。控制系统50被配置为响应于限位开关305被启动而停止显示器30的旋转。在一个实施例中,限位开关305是光学限位开关,并设置在旋转阻尼器303附近。块306固定在连接件304的轴3042的端部。块306因此可以与显示器30一起旋转。限位开关305可以是红外开槽光学开关,其可以包括红外源和过滤红外光电晶体管检测器,它们彼此完全相对安装,在它们之间具有小的开放间隙。限位开关305可以检测间隙中阻挡光的物体的存在。当块306的末端移动到限位开关305的间隙中时,限位开关305被启动,然后控制系统50向电机302发送信号以停止显示器30的旋转。需要注意的是,限位开关305可以是其他类型的开关,例如机械式限位开关。在一个实施例中,预定位置是指如图1和2所示的初始位置。当显示器30处于初始位置时,挡块306的末端被容纳在限位开关305的间隙中。Referring to FIG. 4 , in one embodiment, the
再次参考图2和3a,在一个实施例中,机器人助理100还可以包括两个手柄60,它们固定连接到升降机构20。两个手柄60被配置为适合用户的手以提供两个把手。用户在行走/站立时可以握持两个手柄60,这使得机器人助理100可以为用户提供向上的支撑力,从而帮助使用者在行走/站立时保持平衡。在一个实施例中,两个手柄60通过大致U形的杆61连接到升降机构20。机器人助理100还可以包括设置在第一壳体201上方的第二壳体62(见图1)。第二壳体62收容U型杆61并固定于U型杆61。Referring again to FIGS. 2 and 3 a , in one embodiment, the
在一个实施例中,显示器30可以是触敏显示设备并且每个都提供机器人助理100和用户之间的输入接口和输出接口。显示器30可以向用户显示视觉输出。视觉输出可以包括图形、文本、图标、视频以及它们的任何组合。在一个实施例中,当显示器30处于如图1所示的初始位置时,显示器30面向机器人助理100的前方以显示一般信息,或允许没有主动使用步行功能的用户远程呈现。当显示器30旋转到面向后方的位置时,显示器30可以显示步行/训练相关信息。In one embodiment, displays 30 may be touch-sensitive display devices and each provide an input interface and an output interface between
在一个实施例中,摄像头40可以是RGB摄像头并且设置在显示器30的边框中。如图6所示,当显示器30处于初始位置时,摄像头40面向前方,并且摄像头40可以与显示器30一起旋转到期望的位置以面向后方。显示器30/摄像头40的运动范围可以设置为165度。然而,显示器30/摄像头40的运动范围可以根据实际需要而改变。In one embodiment, the
参考图7,在一个实施例中,控制系统50可以包括处理器51和存储计算机可读指令的存储器52。处理器51运行或执行存储在存储器52中的各种软件程序和/或指令集,以执行机器人助理100的各种功能并处理数据。处理器51可以是中央处理单元(CPU)、通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件、分立门、晶体管逻辑器件、分立硬件组件或这些组件中的一些或全部的组合。通用处理器可以是微处理器或任何常规处理器等。存储器52可以存储软件程序和/或计算机可读指令集并且可以包括高速随机存取存储器并且可以包括非易失性存储器,例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。Referring to FIG. 7 , in one embodiment, a
在一个实施例中,机器人助理100可以包括多个传感器70,包括3D摄像头72、LiDAR传感器73、多个IR传感器74、多个超声波传感器75和多个IMU传感器76。3D摄像头72可以设置在第一外壳201上。IR传感器74和超声波传感器75可以设置在第一外壳201上。IMU传感器76可以设置在底座10上。传感器72至76被配置为向控制系统50输出数据,使得控制系统50可以为机器人助理100执行定位、运动规划、轨迹跟踪控制和避障。在一个实施例中,心电图(ECG)传感器77可以嵌入手柄60中来测量握住手柄60的用户的心跳。应该注意,机器人助理100可以具有比所示更多的传感器。In one embodiment, the
在一个实施例中,机器人助理100还包括为机器人助理100的所有关键部件供电的电源系统81。电源系统81安装在底座10上,并且可以包括电池管理系统(BMS),一个或多个电源(例如,电池、交流电(AC))、充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或逆变器、电源状态指示器(例如,发光二极管(LED))和与电力的产生、管理和分配相关的任何其他组件。电源系统81还可以包括自充电单元,该自充电单元可以与固定位置的对接充电站接合,从而允许对机器人助理100进行充电。电池管理系统管理可充电电池,例如保护电池以防止其在其安全工作区域之外工作、监控其状态、计算辅助数据、报告该数据、控制其环境、对其进行验证和/或平衡它。In one embodiment, the
在一个实施例中,机器人助理100还可以包括扬声器82和麦克风83,它们提供用户和机器人助理100之间的音频接口。麦克风83接收音频数据,将音频数据转换为电信号,该电信号作为命令传送到控制系统50。扬声器82将电信号转换为人类可听到的声波。扬声器82和麦克风83实现用户和机器人助理之间的语音交互。扬声器82可出于娱乐目的向用户播放音乐或其他音频内容。机器人助理100还可以包括无线通信接口84,例如WiFi和蓝牙模块。机器人助理100还可以包括NFC子系统85,NFC子系统85可以包括NFC芯片和与另一个设备/标签通信的天线,这允许NFC子系统85具有NFC读取功能。NFC子系统85可用于授权目的。也就是说,NFC子系统85可以用作确定与系统资源相关的用户特权或访问级别的安全机制。In one embodiment, the
应该注意的是,图7仅示出了机器人助理100的一个示例,并且机器人助理100可以具有比所示更多或更少的组件,可以组合两个或更多个组件,或者可以具有不同的组件配置或布置。例如,机器人助理100可以包括前灯带和后灯带,以在环境黑暗时为用户照亮路径。机器人助理100可以包括用于存储物品的存储单元,使得机器人助理100可以将物品递送到期望的位置。图7中所示的各种组件可以用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现,包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路。It should be noted that FIG. 7 shows only one example of
图8是图示根据一个实施例的控制机器人助理100的方法的流程图,其包括以下步骤。需要注意的是,图8所示的步骤顺序不是限制性的,可以根据实际需要而变化。FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of controlling the
步骤S101:接收命令指令。控制系统50的处理器51接收命令指令。例如,处理器51可以从用户(例如,被看护者)接收命令指令,该命令指令请求机器人助理100从一个位置获取物体并将物体递送到另一位置。Step S101: Receive a command instruction. The
步骤S201:响应第一命令指令移动底座10。处理器51可以分析每个命令指令并且响应于第一命令指令将底座10移动到确定的位置。第一命令指令可以包括机器人助理100需要到达的位置的描述。例如,当用户(例如,被看护者)请求机器人助理100获取及递送物体时,第一命令指令可以包括对存储物体的起始位置和物体需要被递送到的目标位置的描述。处理器51可以执行存储在存储器52中的软件程序和/或指令集以执行定位、运动规划和轨迹跟踪,使得底座10可以在沿规划路径移动期间确定其在已知地图中的实时位置。如果规划路径上存在动态障碍物,处理器51可以规划新路径以避开障碍物。换言之,可以控制底座10沿着规定路径移动,如果路径上有障碍物,则将调整该路径。底座10可以首先自主地移动到该起始位置,然后移动到该目标位置。此外,底座10可以通过屏幕上的命令或从手柄推断的控制输入来控制,手柄可以连接称重传感器。这允许用户直接控制底座10的移动。Step S201: move the base 10 in response to the first command instruction. The
步骤S301:响应第二命令指令控制升降机构20上下移动显示器30和手柄60。处理器51可分析每条命令指令并响应第二命令指令控制升降机构20上下移动显示器30和手柄60。例如,处理器51可以从用户(例如,被看护者)接收命令指令并且控制机器人助理100在确定的位置之间自主移动。在这种情况下,处理器51控制升降机构20将显示器30和手柄60向下移动到最低的缩回位置(见图1),使得机器人助理100可以具有有限的高度,这有助于在机器人助理100的移动和行进期间的稳定性。处理器51可以接收来自用户(例如,被看护者)的命令指令,该用户在用户行走时请求机器人助理100提供帮助,处理器51然后可以确定用户的高度,并且可以根据用户的高度将显示器30和手柄60向上移动到延伸位置。在这种情况下,延伸位置不是固定位置,可根据用户的身高而变化。通过这种配置,机器人助理100可以具有适应不同高度的不同用户的灵活性,这允许不同用户以基本直立的姿势行走和推动机器人助理100。Step S301: Control the
步骤S401:响应第三命令指令旋转显示器30。处理器51可分析每条命令指令,并根据第三命令指令旋转显示器30。例如,处理器51可以从用户(例如,被看护者)接收命令指令并且控制机器人助理100在确定的位置之间自主移动。在这种情况下,处理器51将显示器30旋转到其如图1所示的初始位置,使得摄像头40面向前方并且可以检测机器人助理100前方的物体,使得机器人助理100可以感知环境。处理器51可以接收来自用户(例如,被看护者)的命令指令,该用户在用户行走时请求机器人助理100提供帮助,处理器51将显示器30旋转到摄像头40面向后方的位置并且可以检测用户的面部表情或其他生物特征。结果,机器人助理100可以监控用户的疲劳。Step S401: Rotate the
在一个实施例中,机器人助理100可以以不同的模式工作。例如,机器人助理100可以在第一模式或自主模式下工作。在这种模式下,控制系统50可以根据传感器72至76输出的数据进行定位、运动规划、轨迹跟踪控制和避障,这使得机器人助理100可以在初始位置和目标位置之间自主移动。从而完成指定的任务。机器人助理100可以在第二模式或睡眠模式下工作。在这种模式下,机器人助理100进入低功率状态并保持这种状态。当处于第一模式的机器人助理100在预设时间段(例如,10分钟)内没有接收到用户输入或机器人助理100被充电时,机器人助理100被切换到第二模式。机器人助理100可以在接收到来自用户的命令后切换回第一模式,例如语音命令、显示器30上的触摸等。In one embodiment,
机器人助理100可以在第三模式或站立辅助模式下工作。在这种模式下,机器人助理100用作用户可以抓住手柄60并从坐姿站起来的稳定结构。在第一模式下的机器人助理100接近坐着的用户后,机器人助理100可以切换到第三模式。当没有物理任务时,第三模式下的机器人助理100可以切换到第一模式。机器人助理100可以在第四模式或步行辅助模式下操作。在这种模式下,机器人助理100准备好被用户推动并在用户行走时帮助支撑用户的部分体重。在第一模式下的机器人助理100接近站立的用户后,机器人助理100可以切换到第四模式。当没有物理任务时,第四模式下的机器人助理100可以切换到第一模式。
机器人助理100可以在第五模式或训练模式下操作。在这种模式下,机器人助理100准备好被用户推动并在用户行走时帮助支撑用户的部分体重。在第一模式下的机器人助理100接近站立的用户后,机器人助理100可以切换到第五模式。当没有物理任务时,处于第五模式的机器人助理100可以切换到第一模式。训练模式与行走辅助模式的区别在于,训练模式下的机器人助理100可以对用户施加额外的阻力,因此他/她必须付出额外的努力才能将机器人助理向前或左右推动,从而给予足够的训练时增加肌肉力量和协调能力。在一个实施例中,底座10还可以包括制动器。当机器人助理切换到训练模式时,处理器51控制制动器压靠底座10的移动轮以产生摩擦。在这种情况下,用户需要对机器人助理100施加更大的推力,从而在足够的训练时间下增加肌肉力量和协调能力。应当注意,机器人助理100可以具有比上面讨论的更多的工作模式。
在一个实施例中,在训练模式中,机器人助理100可以为做深蹲的用户提供帮助/指导。在这里,深蹲是一种力量练习,受训者从站立位置降低臀部,然后再站起来。图9示出了用于在用户进行深蹲时控制机器人助理的方法的示例性流程图。该方法可以包括以下步骤。In one embodiment, in the training mode, the
步骤S1001:根据摄像头40拍摄的图像检测用户面部在竖直方向上的移动。Step S1001: Detect the movement of the user's face in the vertical direction according to the images captured by the
如果用户希望在他/她进行深蹲时获得机器人助理100的帮助/指导,他/她需要站在机器人助理100的附近和后面。在接收到来自用户的蹲下锻炼命令后,处理器51控制显示器30旋转,使得摄像头40可以面向后方以拍摄机器人助理100后面的环境的图像。在用户的下蹲锻炼过程中,控制摄像头40以预定间隔拍摄机器人助理100后面的环境的图像。处理器51可以基于机器人助理100后面的环境的图像来检测用户面部在竖直方向上的移动。处理器51可以比较连续拍摄的两个或多个图像。If the user wants to get help/guidance from the
在一个实施例中,处理器51比较两个连续拍摄的图像。具体地,图10中的图像1表示先前拍摄的图像,图像2表示当前拍摄的图像。处理器51可以识别图像1和图像2中用户的面部,并确定图像1和图2中面部的位置。在一个实施例中,面部的位置指图像1和2中面部的边界框的中心。通过比较图像1和2中面部的位置,处理器51可以确定用户的面部向下移动。In one embodiment,
步骤S1002:响应于检测到用户面部在竖直方向上的移动,旋转显示器30并致动升降机构20以上下移动显示器30,以允许摄像头40在用户面部在竖直方向上移动期间面向用户面部。Step S1002: In response to detecting the vertical movement of the user's face, rotate the
在一个实施例中,当用户面部向下移动时,处理器51控制升降机构20将显示器30向下移动预定距离,并且当用户面部向上移动时,控制升降机构30将显示器30向上移动预定距离。处理器51然后旋转显示器30,直到摄像头40面对用户的脸。这样,摄像头40可以保持面对用户的脸,这允许用户的脸持续出现在显示器30的中间,以获得更好的显示操作体验。In one embodiment, when the user's face moves downward, the
参考图11,在一个实施例中,旋转显示器30可包括以下步骤。步骤S2001:确定摄像头40拍摄的当前图像中用户面部的关键点。Referring to FIG. 11 , in one embodiment, rotating the
参考图12,在一个实施例中,关键点可以是用户眼睛之间的中心、用户嘴部的中心、以及用户鼻尖等。在本实施例中,关键点是用户眼睛之间的中心P。处理器51可以首先确定用户眼睛的中心,然后确定通过连接用户眼睛的两个中心而形成的线段的中点。然后将中点确定为关键点。Referring to FIG. 12 , in one embodiment, key points may be the center between the user's eyes, the center of the user's mouth, the tip of the user's nose, and the like. In this embodiment, the key point is the center P between the user's eyes. The
在一个实施例中,图12中的点A、B、C和D可以表示边界框的四个顶点,关键点P的位置可以根据以下公式计算:和/>其中Px表示关键点P的x坐标,Ax,Bx,Cx,Dx分别表示顶点A、B、C、D的x坐标,Py表示关键点P的y坐标,Ay、By、Cy、Dy表示顶点A、B、C的y坐标。在一个实施例中,当/>时确定用户的面部位于显示器30的中间,其中,H代表图1所示图像的高度。图12中的坐标系定义如下:坐标系原点为图像的左上角,x轴和y轴分别沿图像的宽度和高度延伸。In one embodiment, points A, B, C and D in Figure 12 can represent four vertices of the bounding box, and the position of the key point P can be calculated according to the following formula: and /> Among them, P x represents the x coordinate of key point P, A x , B x , C x , D x represent the x coordinates of vertices A, B, C, D respectively, P y represents the y coordinate of key point P, A y , B y , C y , and D y represent the y-coordinates of vertices A, B, and C. In one embodiment, when /> It is determined that the user's face is located in the middle of the
步骤S2002:确定通过关键点P与摄像头中心的线和摄像头40的光轴之间的夹角。Step S2002: Determine the angle between the line passing through the key point P and the center of the camera and the optical axis of the
图13是示出摄像头40朝后的机器人助理100的简化模型的示意图。机器人助理100的简化模型具有竖直平移自由度(DOF)和旋转自由度。以摄像头中心为原点C构建坐标系x3y3z3,并且坐标系x3y3z3的z轴沿着摄像头40的光轴延伸,该光轴是从焦点开始并垂直于图像平面的直线。在一个实施例中,针孔相机模型用于对摄像头40建模。如图14a和14b所示,在该模型中,从概念上讲,所有光都通过放置在一个几乎消失的小针孔并照亮其下方的图像平面。在图像平面上形成的像遵循投影几何定律。针孔相机模型的针孔定义为上面的“相机中心”。因此,图13中的z轴与线段CP之间的夹角θobj是通过关键点P和相机中心的线与摄像头40的光轴之间的角度。角度θobj也可以称为用户面部的俯仰角。FIG. 13 is a schematic diagram showing a simplified model of
计算角度θobj的原理描述如下。图14a是表示当用户站在距摄像头中心C的预定位置时用户的面部与图像平面中的用户面部的图像之间的关系的图。图14b是示出当用户站在随机的当前位置时用户的面部与图像平面中用户面部的图像之间的关系的图。在图14a和14b中,用户的面部由垂直于通过摄像头中心C的主轴并且垂直于图像平面的线段AD表示。线段AD在主轴上的投影点用M0和M1表示。点M0和M1映射/投影为图像平面中的N0和N1。端点A和D被映射/投影为图14a中的图像平面中的A0和D0,并被映射/投影为图14b的图像平面中的A1和D1中。图14a和14b中的关键点P被映射/投影为图14a和14b中的图像平面中的Q0和Q1。根据三角形相似定理,并且/>其中,ffocal_length表示摄像头中心到图像平面的距离。根据这两个方程,可以得到如下方程:/>根据三角形相似定理,/>由于/>并且/>可以得到如下方程:/>AD和M0C可以预先测量,A0D0是通过计算点A0和D0之间的像素数确定的,N1Q1是通过计算点N1和Q1之间的像素数确定的。以这种方式,因此可以确定站在机器人助理100后面的随机当前位置处的用户面部的俯仰角θ1 obj。The principle of calculating the angle θ obj is described below. Fig. 14a is a diagram showing the relationship between the user's face and the image of the user's face in the image plane when the user stands at a predetermined position from the center C of the camera. Fig. 14b is a diagram showing a relationship between a user's face and an image of the user's face in an image plane when the user stands at a random current position. In Figures 14a and 14b, the user's face is represented by a line segment AD perpendicular to the main axis passing through the camera center C and perpendicular to the image plane. The projection points of the line segment AD on the main axis are denoted by M 0 and M 1 . Points M 0 and M 1 are mapped/projected to N 0 and N 1 in the image plane. Endpoints A and D are mapped/projected as A 0 and D 0 in the image plane of Figure 14a, and as A 1 and D 1 in the image plane of Figure 14b. The keypoint P in Figures 14a and 14b is mapped/projected as Q0 and Q1 in the image plane in Figures 14a and 14b. According to the triangle similarity theorem, and /> Among them, f focal_length represents the distance from the camera center to the image plane. According to these two equations, the following equation can be obtained: /> According to the triangle similarity theorem, due to /> and /> The following equation can be obtained: /> AD and M 0 C can be measured in advance, A 0 D 0 is determined by calculating the number of pixels between points A 0 and D 0 , N 1 Q 1 is determined by calculating the number of pixels between points N 1 and Q 1 . In this way, it is thus possible to determine the pitch angle θ 1 obj of the user's face standing behind the
步骤S2003:确定用户面部在竖直方向上的移动方向。在一个实施例中,处理器51可以通过比较连续拍摄的两个或更多个图像来确定用户面部在竖直方向上的移动方向,这已经结合图10进行了讨论。Step S2003: Determine the moving direction of the user's face in the vertical direction. In one embodiment, the
步骤S2004:启动升降机构,以基于用户面部在竖直方向上的移动方向向上或向下移动显示器。具体地,当用户的面部向下移动时,升降机构20被控制以将显示器30向下移动预定距离,当用户的面部向上移动时,控制升降机构20以将显示器30向上移动预定距离。Step S2004: activate the lifting mechanism to move the display up or down based on the moving direction of the user's face in the vertical direction. Specifically, when the user's face moves downward, the
步骤S2005:基于用户面部在竖直方向上的移动方向以及通过关键点P与摄像头中心的线与摄像头40的光轴之间的夹角来旋转显示器。在本实施例中,处理器51旋转显示器30,同时控制升降机构20将显示器30向上或向下移动预定距离,直到摄像头40面对用户的面部。Step S2005: Rotate the display based on the moving direction of the user's face in the vertical direction and the angle between the line passing through the key point P and the center of the camera and the optical axis of the
参考图15,在一个实施例中,控制系统50可以包括视觉伺服系统,该视觉伺服系统包括比例积分微分(PID)控制器。PID控制器可以接收关键点P的目标位置与关键点P的当前位置之间的差值。这里的目标位置是关键点P在显示器30中间的位置,即,(见图12)。PID控制器可以包括比例控制器,其针对关键点P的目标位置和关键点P的当前位置之间的差异应用适当的比例变化。PID控制器可以包括积分控制器,其检查关键点P随时间的位置和关键点P的目标位置的偏移,然后在必要时校正控制器输出。PID控制器可以包括微分控制器,该微分控制器监测关键点P的位置变化率,并在出现异常变化时相应地改变控制器输出。Referring to FIG. 15 , in one embodiment, the
控制系统50可以包括接收来自视觉伺服系统的PID控制器的控制器输出的躯干控制系统。站在机器人助理100后面的当前位置的用户面部的俯仰角θ1 obj也被输入到躯干控制系统中。躯干控制系统可以包括用于控制升降机构20的PID速度控制器。在确定了用户面部的移动方向之后,PID速度控制器控制升降机构20以将显示器30向上或向下移动一个确定的距离,使俯仰角θ1 obj减小θ1” obj。躯干控制系统可以包括PID位置控制器,用于控制显示器30旋转以使俯仰角θ1 obj减小θ1' obj。θ1' obj和θ1” obj满足以下等式:θ1' obj+θ1” obj=θ1 obj。因此,在显示器30向上或向下移动确定的距离并旋转角度θ1' obj之后,俯仰角θ1 obj等于0,这意味着关键点P已经从当前位置移动到目标位置。The
控制系统50可以包括双模式控制器,其可以接收来自PID位置控制器的输出以旋转显示器30。双模式控制器还可以释放电机302,使得显示器30可以被用户手动旋转显示器30。图16是用于在自动控制模式和手动控制模式下控制显示器30的方法的流程图。该方法可以包括以下步骤。
步骤S3001:接收来自PID位置控制器的角度信号。Step S3001: Receive the angle signal from the PID position controller.
双模式控制器接收来自PID位置控制器的角度信号以将显示器30旋转角度θ1' obj。The dual-mode controller receives an angle signal from the PID position controller to rotate the
步骤S3002:测量用于旋转显示器30的电机302的电流。Step S3002: Measure the current of the
当显示器30上没有施加外力时,电机302的电流将小于最小阈值。当用户对显示器30施加外力以手动旋转显示器30时,电机302的电流将大于最大阈值。通过测量和监测电机302的电流,可以判断用户是否对显示器30施加了外力。When no external force is applied to the
步骤S3003:判断电流是否在预设时间内大于阈值。Step S3003: Determine whether the current is greater than a threshold within a preset time.
例如,如果电流大于最大阈值达2秒,则确定用户对显示器30施加了外力。如果这样,则流程进行到步骤S3004;否则,流程进行到步骤S3005。For example, if the current is greater than the maximum threshold for 2 seconds, it is determined that the user has applied an external force to the
步骤S3004:释放电机302以进行手动操作。Step S3004: Release the
在检测到来自用户的外力之后,处理器51将释放电机302。例如,电机302可以与显示器30脱离,这释放显示器30并允许用户手动旋转显示器30。After detecting the external force from the user, the
步骤S3005:继续向电机302发送位置指令。Step S3005: continue to send the position command to the
如果显示器30上没有施加外力,处理器51将继续向电机302发送位置命令,使得显示器30可以根据来自PID位置控制器的角度信号旋转到期望的位置。If no external force is exerted on the
步骤S3006:测量用于旋转显示器30的电机302的电流。Step S3006: Measure the current of the
在电机302被释放后,电机302的电流将被测量和监测,从而可以确定外力是否仍然施加在显示器30上。After the
步骤S3007:判断电流是否在预设时间段内小于阈值。Step S3007: Determine whether the current is less than a threshold within a preset time period.
当电流小于最小阈值持续预设时间(例如2秒)时,确定施加在显示器30上的外力已经停止;否则,确定显示器30上仍施加外力。如果电流小于最小阈值达预设时间,则流程返回步骤S3002。如果在预设时间段内电流不小于最小阈值,则流程返回步骤S3006。When the current is less than the minimum threshold for a preset time (for example, 2 seconds), it is determined that the external force applied to the
图16中所示的方法允许显示器30自动旋转到摄像头40面对用户面部的位置,并且允许用户手动地将显示器30旋转到期望位置。在外力停止后,显示器30将从手动控制模式切换到自动控制模式。The method shown in FIG. 16 allows the
应当理解,以上公开详细描述了可以提供步行辅助和防止跌倒的机器人助理100的几个实施例。如上所述,机器人助理100可用于辅助生活场所或医疗保健场所。然而,本公开不限于此。在其他示例性使用场景中,机器人助理100可以在医院中使用。It should be appreciated that the above disclosure details several embodiments of a
通过上述配置,机器人助理可以促进老年人积极的生活方式。机器人助理可以让他们做更多的运动来保持他们的移动能力。四处走动也为老年人提供了更多与他人互动的机会(尤其是在养老机构或辅助生活机构),从而减少他们的孤独感。当做深蹲的用户合适地站在机器人助理的后面时,可以控制摄像头一直面对用户的面部,从而使用户的面部出现在显示屏的中央。机器人助理可以通过在显示器上显示信息(例如深蹲次数)来提供指导/帮助。With the above configuration, the robotic assistant can facilitate the active lifestyle of the elderly. Robotic assistants could allow them to do more exercise to maintain their mobility. Moving around also provides older adults with more opportunities to interact with others (especially in a nursing or assisted living facility), thereby reducing their feelings of isolation. When the squatting user is properly standing behind the robot assistant, the camera can be controlled to face the user's face all the time, so that the user's face appears in the center of the display. Robotic assistants can provide guidance/assistance by displaying information on a display, such as squat times.
本说明书和示例旨在仅被认为是示例性的,真实范围由权利要求及其等同指示。It is intended that the specification and examples be considered exemplary only, with the true scope indicated by the claims and their equivalents.
为了解释的目的,以上描述已经参照特定实施例进行了描述。然而,上述说明性讨论并不旨在穷举或将本公开限制为所公开的精确形式。鉴于上述教示,许多修改和变化都是可能的。选择和描述实施例是为了最好地解释本公开的原理及其实际应用,从而使本领域的其他技术人员能够最好地利用本公开和具有适合预期特定用途的各种修改的各种实施例。The foregoing description, for purposes of explanation, has been described with reference to specific embodiments. However, the illustrative discussions above are not intended to be exhaustive or to limit the disclosure to the precise forms disclosed. Many modifications and variations are possible in light of the above teachings. The embodiment was chosen and described in order to best explain the principles of the disclosure and its practical application, to thereby enable others skilled in the art to best utilize the disclosure and the various embodiments with various modifications as are suited to the particular use contemplated. .
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