CN107315414B - 一种控制机器人行走的方法、装置及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种控制机器人行走的方法、装置及机器人，其中，该机器人包图像采集器，该方法包括：在接收到图像采集器采集的跟随目标图像后，根据跟随目标图像及预先确定的图像采集器采集的真实环境的宽度，确定跟随目标相对机器人水平偏移的第一距离信息；接收跟随目标发送的机器人与跟随目标之间的第二距离信息；根据第一距离信息和第二距离信息，确定机器人与跟随目标之间的第一方位信息；根据第二距离信息和第一方位信息，生成行走控制指令；根据行走控制指令，控制机器人跟随所述跟随目标行走。本发明中，确定出的距离信息及方位信息更准确，使得机器人能够准确的跟随上述跟随目标。

Description

一种控制机器人行走的方法、装置及机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种控制机器人行走的方法、装置及机器人。
背景技术
随着科学技术的不断发展，机器人被广泛应用于人们的日常生活、医疗、农业、工业生产等领域内。在一些应用领域内，需要使用机器人对目标进行跟踪。
为了实现机器人对目标的跟踪，机器人需要实时确定自身与目标之间的距离、方位等信息。现有技术中，机器人在对目标进行跟踪时，一般会在机器人上设置图像采集器，通过图像采集器拍摄目标的图像，根据图像上目标的大小以此来估算机器人自身与目标之间的距离，并通过估算的距离计算机器人自身与目标之间的方位。
但是，采用上述方法确定出的机器人自身与目标之间的距离、方位等信息误差较大，导致机器人无法准确跟随目标。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种控制机器人行走的方法、装置及机器人，以解决通过现有技术中的方法，确定出的机器人自身与跟随目标之间的距离、方位信息误差较大，导致机器人无法准确跟随目标的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种控制机器人行走的方法，其中，所述机器人上设置有图像采集器，所述方法包括：
在接收到所述图像采集器采集的跟随目标图像后，根据所述跟随目标图像及预先确定的所述图像采集器采集的真实环境的宽度，确定所述跟随目标相对所述机器人水平偏移的第一距离信息；
接收所述跟随目标发送的所述机器人与所述跟随目标之间的第二距离信息；
根据所述第一距离信息和所述第二距离信息，确定所述机器人与所述跟随目标之间的第一方位信息；
根据所述第二距离信息和所述第一方位信息，生成行走控制指令；
根据所述行走控制指令，控制所述机器人跟随所述跟随目标行走。
结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述根据所述跟随目标图像及预先确定的所述图像采集器采集的真实环境的宽度，确定所述跟随目标相对所述机器人水平偏移的第一距离信息，包括：
确定所述跟随目标图像中的跟随目标相对所述跟随目标图像中心位置的水平偏移距离，以及确定所述跟随目标图像的宽度；
根据所述水平偏移距离、所述跟随目标图像的宽度及所述真实环境的宽度，计算所述第一距离信息。
结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，在接收所述图像采集器采集的跟随目标图像之前，所述方法还包括：
接收所述图像采集器采集的所述图像采集器覆盖范围内的环境图像；
根据所述环境图像，确定所述跟随目标。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述根据所述环境图像，确定所述跟随目标，包括：
检测所述环境图像中的目标的个数；
在检测到所述环境图像中只存在一个目标时，将该目标确定为所述跟随目标；
在检测到所述环境图像中存在至少两个目标时，根据所述环境图像中每个目标与所述环境图像的中心位置之间的距离确定所述跟随目标。
结合第一方面的第三种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，在根据所述环境图像无法确定所述跟随目标时，
接收所述跟随目标发送的定位信息，所述定位信息包括所述跟随目标与所述机器人之间的第三距离信息和第二方位信息；
根据所述跟随目标与所述机器人之间的第三距离信息和第二方位信息确定所述跟随目标。
结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述方法还包括：
获取所述机器人的状态数据，所述状态数据包括所述机器人的加速度数据、角速度数据和磁感应信息；
根据所述状态数据，判断所述机器人的状态是否异常；
在判断所述机器人的状态异常时，向所述跟随目标发送警报信息，并控制所述机器人停止行走。
结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述机器人上设置有障碍物检测部件；
所述方法还包括：
在所述机器人行走过程中，获取所述障碍物检测部件采集的所述障碍物检测部件前方的障碍物信息；
根据所述障碍物信息，判断是否能够控制所述机器人躲避所述障碍物；
如果是，根据所述障碍物信息，控制所述机器人躲避所述障碍物；
否则，控制所述机器人停止行走，并向所述跟随目标发出提示信号。
结合第一方面的第六种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述障碍物检测部件至少包括第一障碍物检测传感器和第二障碍物检测传感器，所述第一障碍物检测传感器设置在所述机器人前端的左侧，所述第二障碍物检测传感器设置在所述机器人前端的右侧；
所述根据所述障碍物信息，控制所述机器人躲避所述障碍物，包括：包括：
当接收到所述第一障碍物检测传感器发送的第一障碍物信息时，控制所述机器人向右转动第一角度；
当接收到所述第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制所述机器人向左转动第二角度；
当接收到所述第一障碍物检测传感器发送的第一障碍物信息和所述第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制所述机器人向所述跟随目标的方向转动第三角度。
结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第八种可能的实现方式，其中，所述跟随目标为用户；
所述方法还包括：
在所述机器人行驶过程中，获取所述图像采集器采集的所述用户的手势图像；
根据所述用户的手势图像确定所述用户的手势信息；
根据所述用户的手势信息，控制所述机器人的行走状态。
结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第九种可能的实现方式，其中，所述跟随目标为用户，所述用户携带有与所述机器人配对的终端设备；
所述方法还包括：
在所述机器人行驶过程中，接收所述用户通过所述终端设备发送的控制指令；
根据所述控制指令，控制所述机器人的行走状态。
第二方面，本发明实施例提供了一种控制机器人行走的装置，其中，所述机器人上设置有图像采集器，所述装置包括：
第一确定模块，用于在接收到所述图像采集器采集的跟随目标图像后，根据所述跟随目标图像及预先确定的所述图像采集器采集的真实环境的宽度，确定所述跟随目标图像相对所述机器人水平偏移的第一距离信息；
接收模块，用于接收所述跟随目标发送的所述机器人与所述跟随目标之间的第二距离信息；
第二确定模块，用于根据所述第一距离信息和所述第二距离信息，确定所述机器人与所述跟随目标之间的第一方位信息；
生成模块，用于根据所述第二距离信息和所述第一方位信息，生成行走控制指令；
控制模块，用于根据所述行走控制指令，控制所述机器人跟随所述跟随目标行走。
结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第一种可能的实现方式，其中，所述第一确定模块包括：
第一确定单元，用于确定所述跟随目标图像中的跟随目标相对所述跟随目标图像中心位置的水平偏移距离，以及确定所述跟随目标图像的宽度；
计算单元，用于根据所述水平偏移距离、所述跟随目标图像的宽度及所述真实环境的宽度，计算所述第一距离信息。
结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第三种可能的实现方式，其中，所述接收模块还用于，接收所述图像采集器采集的所述图像采集器覆盖范围内的环境图像；
所述装置还包括：
第三确定模块，用于根据所述环境图像，确定所述跟随目标。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第二方面的第三种可能的实现方式，其中，所述第三确定模块包括：
检测单元，用于检测所述环境图像中的目标的个数；
第二确定单元，用于在检测到所述环境图像中只存在一个目标时，将该目标确定为所述跟随目标；还用于，在检测到所述环境图像中存在至少两个目标时，根据所述环境图像中每个目标与所述环境图像的中心位置之间的距离确定所述跟随目标。
结合第二方面的第三种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第二方面的第四种可能的实现方式，其中，所述装置还包括第四确定模块；
所述接收模块，还用于接收所述跟随目标发送的定位信息，所述定位信息包括所述跟随目标与所述机器人之间的第三距离信息和第二方位信息；
所述第四确定模块，用于根据所述跟随目标与所述机器人之间的第三距离信息和第二方位信息确定所述跟随目标。
结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第五种可能的实现方式，其中，所述装置还包括：
第一获取模块，用于获取所述机器人的状态数据，所述状态数据包括所述机器人的加速度数据、角速度数据和磁感应数据；
第一判断模块，用于根据所述状态数据，判断所述机器人的状态是否异常；
所述控制模块还用于，在判断所述机器人的状态异常时，向所述跟随目标发送警报信息，并控制所述机器人停止行走。
结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第六种可能的实现方式，其中，所述机器人上设置有障碍物检测部件；
所述装置还包括：
第二获取模块，用于在所述机器人行走过程中，获取所述障碍物检测部件采集的所述障碍物检测部件前方的障碍物信息；
第二判断模块，用于根据所述障碍物信息，判断是否能够控制所述机器人躲避所述障碍物；
所述控制模块还用于，在机器人可以避开障碍物时，根据所述障碍物信息，控制所述机器人躲避所述障碍物；还用于，在所述机器人无法避开障碍物时，控制所述机器人停止行走，并向所述跟随目标发送提示信号。
结合第二方面的第六种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第二方面的第七种可能的实现方式，其中，所述障碍物检测部件至少包括第一障碍物检测传感器和第二障碍物检测传感器，所述第一障碍物检测传感器设置在所述机器人前端的左侧，所述第二障碍物检测传感器设置在所述机器人前端的右侧；
所述控制模块，包括：
第一控制单元，用于当接收到所述第一障碍物检测传感器发送的第一障碍物信息时，控制所述机器人向右转动第一角度；
第二控制单元，用于当接收到所述第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制所述机器人向左转动第二角度；
第三控制单元，用于当接收到所述第一障碍物检测传感器发送的第一障碍物信息和所述第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制所述机器人向所述跟随目标的方向转动第三角度。
结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第八种可能的实现方式，其中，所述跟随目标为用户；
所述装置还包括：
第三获取模块，用于在所述机器人行驶过程中，获取所述图像采集器采集的所述用户的手势图像；
第五确定模块，用于根据所述用户的手势图像确定所述用户的手势信息；
所述控制模块还用于，根据所述用户的手势信息，控制所述机器人执行与所述用户的手势信息对应的动作。
结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第九种可能的实现方式，其中，所述跟随目标为用户，所述用户携带有与所述机器人配对的终端设备；
所述接收模块还用于，在所述机器人行驶过程中，接收所述用户通过所述终端设备发送的控制指令；
所述控制模块还用于，根据所述控制指令，控制所述机器人执行与所述控制指令对应的动作。
第三方面，本发明实施例提供了一种机器人，其中，包括机器人本体、设置在所述机器人本体上的图像采集器、收发器和上述第二方面任一项所述的控制机器人行走的装置。
结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第一种可能的实现方式，其中，还包括障碍物检测部件和姿态传感器。
在本发明实施例提供的控制机器人行走的方法、装置及机器人中，通过图像采集器采集的跟随目标的图像，以及跟随目标上的定位装置发送的机器人与跟随目标之间的距离信息，共同确定出机器人与跟随目标之间的距离信息及第一方位信息，确定出的距离信息及第一方位信息更准确，使得机器人能够准确的跟随上述跟随目标。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本发明一实施例所提供的控制机器人行走的方法的流程图；
图2示出了本发明一实施例所提供的控制机器人行走的方法中，确定跟随目标的流程图；
图3示出了本发明一实施例所提供的控制机器人行走的方法中，控制机器人的行驶状态的流程图；
图4示出了本发明又一实施例所提供的控制机器人行走的方法的流程图；
图5示出了本发明另一实施例所提供的控制机器人行走的装置的流程图；
图6示出了本发明另一实施例所提供的机器人的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
本发明一实施例提供了一种控制机器人行走的方法，参考图1所示，该方法包括步骤S110-S150，具体如下。
S110，在接收到图像采集器采集的跟随目标图像后，根据上述跟随目标图像及预先确定的所述图像采集器采集的真实环境之间的宽度，确定所述跟随目标相对所述机器人水平偏移的第一距离信息。
其中，上述跟随目标可以是人、也可以是其它机器人、车辆等任意目标。
本发明实施例提供的控制机器人行走的方法的执行主体为设置于机器人上的控制器。
在本发明实施例中，在机器人上设置有图像采集器，进一步的，为了便于图像采集器采集跟随目标图像，该图像采集器设置在机器人的前端。这样，在机器人跟随目标行走的过程中，则可以采集跟随目标的图像。
进一步的，上述步骤S110中，确定跟随目标相对机器人水平偏移的第一距离信息，是通过如下过程实现的：
确定跟随目标图像中的跟随目标相对跟随目标图像中心位置的水平偏移距离，以及确定跟随目标图像的宽度；根据上述水平偏移距离、跟随目标图像的宽度及真实环境的宽度，计算上述第一距离信息。
其中，上述水平偏移距离可以是水平偏移像素，上述跟随目标图像的宽度可以是跟随目标图像的图像像素宽度。
具体的，通过水平偏移距离、跟随目标图像的宽度及真实环境的宽度，通过以下公式计算上述第一距离信息：
Figure BDA0001351121030000101
其中，在上述公式中，S2表示的是第一距离信息，x表示的是跟随目标图像中的跟随目标相对跟随目标图像中心位置的水平偏移距离，w真表示的是真实环境的宽度，w图表示的是跟随图像的宽度。
在上述步骤S110中，当接收到跟随目标图像后，提取上述跟随目标图像中跟随目标的特征，并确定出跟随目标图像中的跟随目标的位置，以及确定出跟随目标图像的中心位置，计算跟随目标相对于上述跟随目标图像的中心位置的水平偏移量。
进一步的，在计算上述第一距离信息时，如果在跟随目标图像上，跟随目标与图像的中心位置不在同一水平高度处，则将跟随目标向下平移到与中心位置同一高度处，可以计算跟随目标与跟随目标图像的中心位置在同一高度处的某一点距离该图像的中心位置的距离，将该距离信息确定为第一距离信息。
进一步的，上述图像采集器采集的真实环境的宽度可以通过如下步骤计算：
在执行本发明实施例提供的方法之前，通过携带在跟随目标上的定位装置确定出机器人和跟随目标之前的垂直距离，将该距离记为L，根据设置在机器人上的图像采集器的水平视角θ，通过如下公式计算图像采集器在上述条件下能够拍摄的真实应用场景的宽度：
w真＝2*L*tanθ
具体的，在本发明实施例中，上述图像采集器会实时采集跟随目标图像，也可以每间隔预设时间采集一次跟随目标图像，其中，该预设时间可以是0.1秒、0.2秒等任意时间间隔。
S120，接收跟随目标发送的机器人与跟随目标之间的第二距离信息。
上述第二距离信息指的是机器人与跟随目标之间的第二距离值。
在本发明实施例中，在跟随目标上携带有终端设备，该终端设备内设置有定位装置，该定位装置可以是无线载波通信(Ultra Wideband，UWB)定位装置。
在本发明实施例中，在机器人上设置收发器和通信部件；
上述收发器用于接收置于终端设备内的定位装置发送的第一时间戳数据，在接收到第一时间戳数据后，向定位装置发送第二时间戳数据，具体的，收发器和定位装置通过通信部件连接，上述定位装置根据第一时间戳数据、第二时间戳数据及设定的时间戳数据的传输速度，确定出跟随目标与机器人之间的距离。
并将该距离发送给收发器，由收发器传输给控制机器人行走的装置。
并且，在机器人上还设置有无线通信模块，控制器通过无线通信模块与跟随目标上的终端设备建立通信连接，接收终端设备发送的第二距离信息。
设置于跟随目标上的终端设备会实时或定期定位跟随目标与机器人之间的第二距离信息，并将该第二距离信息发送给机器人。
上述终端设备可以是手环、手机等。
除此之外，可以根据跟随图像上跟随目标的大小与机器人与跟随目标之间距离的对应关系，粗略的估算机器人与跟随目标之间的第二距离信息。
S130，根据第一距离信息和第二距离信息，确定机器人与跟随目标之间的第一方位信息。
具体的，该第一方位信息指的是机器人与跟随目标之间的方位角，即当前机器人与跟随目标之间的连线偏离机器人正前方的角度。
在一种优选的实施方式中，可以通过如下公式计算机器人与跟随目标之间的方位角：
Figure BDA0001351121030000121
其中，在上述公式中，α指的是机器人与跟随目标之间的方位角，s1指的是机器人与跟随目标之间的第二距离信息，s2指的是第一距离信息。
S140，根据第二距离信息和第一方位信息，生成行走控制指令。
机器人在行走过程中，始终保持与跟随目标之间的距离和第一方位信息不变，当跟随目标向正前方行驶时，跟随目标每行驶一步，机器人与跟随目标之前的距离会发生变化，为了保持机器人与跟随目标之间的距离不变，机器人也需要向前行走相同的距离，具体的，可以在控制器内预先存储有机器人与跟随目标之间的固定距离信息，并且，实时或定期采集机器人与跟随目标之间的第二距离信息，将第二距离信息与固定距离信息之间的差值确定为机器人需要行走的距离，这时，控制器会生成机器人向正前方行走的行走控制指令，且该指令中携带有机器人向正前方行走的距离，该距离与跟随目标向前方行驶的距离相同。
当跟随目标没有向正前方行走时，这时，跟随目标每行走一步，机器人与跟随目标之间的距离和第一方位信息均发生变化，为了保持机器人与跟随目标之间的距离信息和第一方位信息保持不变，这时，机器人需要与跟随目标行走的方向与距离一致，具体的，在机器人的控制器内预先存储有机器人与跟随目标之间的距离信息及第一方位信息，并且，实时或定期采集机器人与跟随目标之间的第二距离信息和第一方位信息，根据采集的第二距离信息和第一方位信息，以及预先存储的距离信息和第一方位信息，确定机器人需要行走的距离和方位，控制器会生成控制机器人行驶的行走控制指令，在该行走控制指令中，携带有机器人需要行走的距离以及行走的方向。
S150，根据上述行走控制指令，控制机器人跟随上述跟随目标行走。
具体的，在本发明实施例中，在接收图像采集器采集的跟随图像之前，还需要确定出跟随目标，参考图2所示，确定跟随目标的具体实现方式包括步骤S210-S220，具体如下：
S210，接收图像采集器采集的图像采集器覆盖范围内的环境图像；
S220，根据上述环境图像，确定跟随目标。
具体的，在本发明实施例中，机器人的初始化状态为关机状态，控制器会实时判断是否接收到信号输入，该信号输入可以是通过外部设备(比如用户佩戴的手环)输入的，也可以是通过设置于机器人上的按键输入的，当控制器判断到有信号输入时，则控制机器人从关机状态进入到待命状态，如果一直没有信号输入，则机器人始终保持关机状态。
当机器人进入待命状态后，控制器控制图像采集器开始采集图像采集器覆盖范围内的环境图像，并根据该环境图像，确定跟随目标，具体过程如下：
检测上述环境图像中的目标的个数；在检测到上述环境图像中只存在一个目标时，将该目标确定为跟随目标；在检测到上述环境头像中存在至少两个目标时，根据上述环境图像中每个目标与上述环境图像的中心位置之间的距离确定上述跟随目标。
上述图像采集区域覆盖范围指的是图像采集器的采集区域。
进一步的，在本发明实施例中，首先提取环境图像中目标的特征，并根据提取的环境图像的特征，判断环境图像中存在几个目标，如果该环境图像中只存在一个目标，则将该目标确定为跟随目标；当环境图像中存在至少两个目标时，则分别计算每个目标距离环境图像的中心位置的距离，将该距离最小的一个目标确定为跟随目标。
比如说，当控制器检测到在上述环境图像中存在3个目标时，分别记为A目标、B目标和C目标，将上述环境图像的中心位置记为O，则分别计算A目标、B目标和C目标与O点之间的距离，并比较上述计算出的是三个距离，将与O点之间距离最小的目标确定为跟随目标。
但是，如果上述环境图像中存在多个目标分别与环境图像的中心位置的距离相等的情况时，则无法根据环境图像中每个目标与环境图像的中心位置之间的距离确定跟随目标。
因此，针对上述无法确定跟随目标的情况，在本发明实施例提供的方法中，还包括：
接收跟随目标发送的定位信息，该定位信息包括跟随目标与机器人之间的第三距离信息和第二方位信息；根据跟随目标与机器人之间的第三距离信息和第二方位信息，确定跟随目标。
具体的，跟随目标上携带有与机器人相匹配的终端设备，终端设备上设置有UWB定位装置，通过该定位装置可以确定出其与机器人之间的第三距离信息和第二方位信息，根据该信息可以辅助确定出跟随目标。
比如说，根据环境图像中每个目标与环境图像的中心位置之间的距离确定出两个目标与环境图像的中心位置之间的距离相等，且一个目标位于中心位置的左侧，一个目标位于中心位置的右侧，这时，根据跟随目标与中心位置之间的第三距离信息和第二方位信息，可以辅助判断出跟随目标是位于中心位置左侧的目标还是位于中心位置右侧的目标。
上述目标可以是人、机器人或者其它物体等。
进一步的，在本发明实施例中，为了防止机器人在工作时被抱走或者在上坡时下滑，控制器还会实时或定期检测机器人的状态，具体包括：
获取机器人的状态数据，该状态数据包括机器人的加速度数据、角速度数据和磁感应数据；根据上述状态数据，判断机器人的状态是否异常；在判断机器人的状态异常时，向跟随目标发送警报信息，并控制机器人停止行走。
具体的，上述机器人状态异常则指的是机器人被抱走或者在上坡路上下滑等，当发现机器人状态异常时，通过设置有机器人上的无线通信模块向跟随目标携带的终端设备发送警报信息，可以让跟随目标得知机器人的当前状态，另外，在机器人状态异常时，还会控制机器人停止行走，具体的，可以通过控制机器人的电机抱死，来实现控制机器人停止行走。
进一步的，在本发明实施例中，机器人上还设置有障碍物检测部件，该障碍物检测部件可以设置在机器人的前端，用于在机器人行走过程中，采集机器人前方的障碍物信息；另外，该障碍物检测部件还可以设置在机器人的后面，用于机器人在后退时，检测机器人后退路上的障碍物信息，因此，本发明实施例提供的方法，还包括：
在机器人行走过程中，获取障碍物检测部件采集的障碍物检测部件前方的障碍物信息；根据上述障碍物信息，判断是否能够控制机器人躲避上述障碍物；如果是，根据上述障碍物信息，控制机器人躲避障碍物，否则，控制机器人停止行走，并向跟随目标发送提示信号。
不管上述障碍物检测部件设置在机器人的前端还是设置在机器人的后端，障碍物检测部件检测的均是障碍物部件前方的障碍物信息。
如果控制器根据上述障碍物信息判断无法进行避障，这时，控制器会控制机器人停止行走，并向跟随目标发送提示信号，以提示跟随目标机器人当前由于无法躲避障碍物而停止行走。
进一步的，控制器在控制机器人停止行走时，可以通过控制机器人的电机抱死来实现。
在将上述障碍物检测部件设置在机器人的前端的实施方式中，上述障碍物检测部件至少包括第一障碍物检测传感器和第二障碍物检测传感器，第一障碍物检测传感器设置在机器人前端的左侧，第二障碍物检测传感器设置在机器人前端的右侧；
上述第一障碍物检测传感器用于检测其设置位置处前方的障碍物信息，上述第二障碍物检测传感器用于检测器设置位置处前方的障碍物信息。
上述障碍物信息可以包括如下信息：障碍物距离机器人的距离、障碍物的高度等信息。
具体的，上述根据障碍物信息，控制机器人躲避障碍物，包括：
当接收到第一障碍物检测传感器发送的第一障碍物信息时，控制机器人向右转动第一角度；
当接收到第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制机器人向左转动第二角度；
当接收到第一障碍物检测传感器发送的第一障碍物信息和第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制机器人向跟随目标的方向转动第三角度。
具体的，如果上述跟随目标在机器人的左前方，当第一障碍物检测传感器和第二障碍物检测传感器同时检测到障碍物信息时，控制机器人向左转动第三角度，直到其中一个障碍物检测传感器无法检测到障碍物信息时为止；如果上述跟随目标在机器人的右前方，当第一障碍物检测传感器和第二障碍物检测传感器同时检测到障碍物信息时，控制机器人向右转动第三角度，直到其中一个障碍物检测传感器无法检测到障碍物信息时为止。
当上述障碍物检测部件设置在机器人的后面时，采用上述相同的方式设置障碍物检测部件，以及采用上述相同的方式进行避障。
在一种具体实施方式中，上述第一障碍物检测传感器可以是红外传感器或超声波传感器；上述第二障碍物检测传感器可以是红外传感器或超声波传感器，具体的，上述第一障碍物检测传感器和第二障碍物检测传感器可以是相同类型的传感器，也可以是不同类型的传感器。
除此之外，上述第一障碍物检测传感器和第二障碍物检测传感器还可以是图像采集器，通过采集机器人前方的图像，来确定机器人前方是否存在障碍物。
在本发明实施例中，如果第一障碍物检测传感器检测到障碍物信息，则说明在机器人的前方左侧位置处存在有障碍物，这时，可以通过控制机器人向右转动第一角度来躲避障碍物；同理，如果第二障碍物检测传感器检测到障碍物信息，则说明在机器人的前方右侧位置处存在有障碍物，这时，可以通过控制机器人向左转动第二角度来躲避障碍物。
其中，上述第一角度和第二角度可以为相同的角度，也可以为不同的角度大小，本发明实施例并不限定上述第一角度和第二角度的具体大小。
除此之外，还可以将第一障碍物检测传感器设置在机器人前端的右侧，将第二障碍物检测传感器设置在机器人前端的左侧。
在一种实施方式中，当上述跟随目标为用户时，本发明实施例提供的方法还包括控制机器人的行走状态，此处机器人的行走状态指的是机器人暂停行走、开始行走或者进入待命状态等。
参考图3所示，本发明实施例提供的方法中，控制机器人的行走状态，具体是通过步骤S310-S330实现的，具体包括：
S310，在机器人行走过程中，获取图像采集器采集的用户的手势图像；
S320，根据用户的手势图像确定用户的手势信息；
S330，根据用户的手势信息，控制机器人执行与用户的手势信息对应的动作。
具体的，在本发明实施例中，可以通过对用户的手势图像进行识别，确定出用户的手势信息。
上述手势信息可以是用户的手势类型，比如说，握拳等，还可以是用户的手势相对于用户身体的位置等。
当上述用户的手势信息为用户的手势相对用户身体的位置时，上述步骤S330的具体实现过程如下所示：
根据用户的手势相对用户身体的位置，及预先设定的位置与控制指令之间的对应关系，确定上述用户的手势相对用户身体的位置对应的控制指令；根据该控制指令，控制机器人执行与上述控制指令对应的动作。
具体的，在机器人的控制器内预先存储有不同的位置与控制指令之间的对应关系，比如说，当用户的手势位于用户的胸部位置处时，对应的控制指令为机器人暂停行走。
在另外一个实施方式中，如果上述跟随目标为用户，且用户携带有与机器人配对的终端设备，该终端设备可以是手环、手机等设备，这时，控制机器人的行走状态是通过如下步骤实现的：
在机器人行走过程中，接收用户通过终端设备发送的控制指令；根据上述控制指令，控制机器人执行与上述控制指令对应的动作。
进一步的，当上述终端设备为手环时，在手环上设置有至少一个按键，用于可以通过按下手环上的不同的按键，或者通过在同一个按键上按下不同的次数，向机器人发送控制指令。
比如说，用户连续按下手环上的按键两次，手环会向服务器发送暂停指令，当机器人处于暂停状态时，如果用户再次双击手环上的按键，手环会向服务器发送进入待命状态指令，以使机器人由暂停状态进入待命状态。
本发明又一实施例提供了一种控制机器人行走的具体方法流程图，机器人的初始化状态为关机状态，参考图4所示，具体包括如下步骤：
S401，判断是否有信号输入，如果是，则执行步骤S402；
具体的，该信号可以是通过携带在跟随目标上的终端设备发出的，也可以是通过设置在机器人上的按键发出的，该信号用于指示机器人从关机状态进入待命状态。
S402，控制机器人从关机状态进入待命状态；
S403，控制图像采集器采集其覆盖范围内的环境图像；
S404，根据该图像确定跟随目标；
如果在上述步骤S404中没有检测到跟随目标，则继续通过图像采集器采集其覆盖范围内的图像。
S405，通过图像采集器采集跟随目标图像，并接收用户终端发送的UWB数据；
S406，根据上述跟随目标图像和UWB数据，控制机器人跟随着跟随目标行走；
上述UWB数据包括机器人和跟随目标之间的第二距离信息。
S407，在机器人跟随上述跟随目标行走的过程中，通过障碍物检测部件采集机器人前方的障碍物信息；
S408，判断是否可以绕过上述障碍物，如果是，则执行步骤S409，否则，执行步骤S410；
S409，控制机器人绕过上述障碍物；
S410，控制机器人停止行走；
S411，在机器人行走过程中，接收跟随目标发送的指示信息(该指示信息可以是用户的手势，也可以是用户通过手环发送的控制指令)；
S412，根据上述指示信息，控制机器人的行走状态。
本发明实施例提供的控制机器人行走的方法，通过图像采集器采集的跟随目标的图像，以及跟随目标上的定位装置发送的机器人与跟随目标之间的距离信息，共同确定出机器人与跟随目标之间的距离信息及第一方位信息，确定出的距离信息及第一方位信息更准确，使得机器人能够准确的跟随上述跟随目标。
基于与上述控制机器人行走的方法相同的原理，本发明另一实施例还提供了一种控制机器人行走的装置，该装置用于执行本发明实施例提供的控制机器人行走的装置，在该机器人上设置有图像采集器，参考图5所示，该装置包括第一确定模块510、接收模块520、第二确定模块530、生成模块540和控制模块550，其中，
上述第一确定模块510，用于在接收到图像采集器采集的跟随目标图像后，根据上述跟随目标图像及预先确定的图像采集器采集的真实环境的宽度，确定上述跟随目标相对机器人水平偏移的第一距离信息；
上述接收模块520，用于接收上述跟随目标发送的机器人与跟随目标之间的第二距离信息；
上述第二确定模块530，用于根据上述第一距离信息和第二距离信息，确定上述机器人与跟随模板之间的第一方位信息；
上述生成模块540，用于根据上述第二距离信息和上述第一方位信息，生成行走控制指令；
上述控制模块550，用于根据上述行走控制指令，控制机器人跟随上述跟随目标行走。
进一步的，上述第一确定模块510确定跟随目标相对机器人水平偏移的第一距离信息，是通过第一确定单元和计算单元实现的，具体包括：
上述第一确定单元，用于确定上述跟随目标图像中的跟随目标相对跟随目标图像中心位置的水平偏移距离，以及确定上述跟随目标图像的宽度；上述计算单元，用于根据上述水平偏移距离、跟随目标头像及真实环境的宽度，计算上述第一距离信息。
在一种具体实施方式中，上述第二确定模块520还用于，接收图像采集器采集的图像采集器覆盖范围内的环境图像；
在该种实施方式中，上述控制机器人行走的装置还包括第三确定模块，具体用于，根据接收模块520接收的环境图像，确定上述跟随目标。
在一种具体实施方式中，上述第三确定模块根据环境图像，确定跟随目标，是通过检测单元和第二确定单元实现的，具体包括：
上述检测单元，用于检测上述环境图像中的目标的个数；上述第二确定单元，用于在检测到上述环境图像中只存在一个目标时，将该目标确定为跟随目标；还用于，在检测到上述环境图像中存在至少两个目标时，根据上述环境图像中每个目标与上述环境图像的中心位置之间的距离确定为上述跟随目标。
在某些情况下，只根据上述环境图像中每个目标与环境图像的中心位置之间的距离无法确定出跟随目标，因此，本发明实施例提供的装置还包括第四确定模块；
上述接收模块，还用于接收上述跟随目标发送的定位信息，上述定位信息包括跟随目标与机器人之间的第三距离信息和第二方位信息；上述第四确定模块，用于根据上述跟随目标与机器人之间的第三距离信息和第二方位信息确定上述跟随目标。
在一种具体实施方式中，上述控制机器人行走的装置还包括第一获取模块和判断模块，其中，
上述第一获取模块，用于获取机器人的状态数据，该状态数据包括机器人的加速度数据、角速度数据和磁感应数据；上述第一判断模块，用于根据上述状态数据，判断机器人的状态是否异常；
当判断机器人的状态异常时，则由控制模块550，向跟随目标发送警报信息，并控制机器人停止行走。
在一种具体实施方式上，在机器人上还设置有障碍物检测部件，因此，控制机器人行走的装置还包括第二获取模块和第二判断模块；
上述第二获取模块，用于在机器人行走过程中，获取障碍物检测部件采集的障碍物检测部件前方的障碍物信息；上述第二判断模块，用于根据障碍物信息，判断是否能够控制机器人躲避障碍物；在判断可以控制机器人躲避障碍物时，由控制模块550，根据上述障碍物信息，控制机器人躲避障碍物，在判断机器人无法避开障碍物时，由控制模块550，控制机器人停止行走，并向跟随目标发送提示信号。
具体的，上述障碍物检测部件至少包括第一障碍物检测传感器和第二障碍物检测传感器，上述第一障碍物检测传感器设置在机器人的前端左侧，第二障碍物检测传感器设置在机器人的前端右侧，上述控制模块550控制机器人躲避障碍物，是通过第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元实现的，具体包括：
上述第一控制单元，用于当接收到第一障碍物检测传感器发送的第一障碍物信息时，控制机器人向右转动第一角度；上述第二控制单元，用于当接收到第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制机器人向左转动第二角度；上述第三控制单元，用于当接收到第一障碍物检测传感机器发送的第一障碍物信息和第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制机器人向跟随目标的方向转动第三角度。
在一种具体实施方式中，当上述跟随目标为用户时，上述控制机器人行走的装置还包括第三获取模块和第五确定模块；
上述第三获取模块，用于在机器人行驶过程中，获取图像采集器采集的用户的手势图像；上述第五确定模块，用于根据用户的手势图像确定用户的手势信息；则由上述控制模块550，根据用户的手势信息，控制机器人执行与用于的手势信息对应的动作。
在另外一种具体实施方式中，上述跟随目标为用于，且用户携带有与机器人配对的终端设备，在该种实施方式中，上述第二确定模块520还用于，在机器人行驶过程中，接收用户通过终端设备发送的控制指令；上述控制模块550还用于，根据上述控制指令，控制机器人执行与上述控制指令对应的动作。
本发明实施例提供的控制机器人行走的装置中，通过图像采集器采集的跟随目标的图像，以及跟随目标上的定位装置发送的机器人与跟随目标之间的距离信息，共同确定出机器人与跟随目标之间的距离信息及第一方位信息，确定出的距离信息及第一方位信息更准确，使得机器人能够准确的跟随上述跟随目标。
本发明另一实施例还提供了一种机器人，参考图6所示，该机器人包括机器人本体610、设置在机器人本体610上的图像采集器620、控制机器人行走的装置630和收发器640；
所述图像采集器620和收发器640均与控制机器人行走的装置630连接；
上述收发器640与携带在跟随目标上的终端设备连接。
具体的，在上述机器人上还设置有障碍物检测部件和姿态传感器。
上述障碍物检测部件可以是超声波障碍物检测器件或者红外障碍物检测器件。
上述姿态传感器包括加速度传感器、角速度传感器和地磁传感器等。
本发明实施例提供的机器人，通过图像采集器采集的跟随目标的图像，以及跟随目标上的定位装置发送的机器人与跟随目标之间的距离信息，共同确定出机器人与跟随目标之间的距离信息及第一方位信息，确定出的距离信息及第一方位信息更准确，使得机器人能够准确的跟随上述跟随目标。
本发明实施例所提供的控制机器人行走的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的***、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种控制机器人行走的方法，其特征在于，所述机器人上设置有图像采集器，所述方法包括：
在接收到所述图像采集器采集的跟随目标图像后，确定所述跟随目标图像中的跟随目标相对所述跟随目标图像中心位置的水平偏移距离，以及确定所述跟随目标图像的宽度；
根据所述跟随目标图像中的所述水平偏移距离、所述跟随目标图像的宽度及预先确定的所述图像采集器采集的真实环境的宽度，通过以下公式确定所述跟随目标相对所述机器人水平偏移的第一距离信息：
Figure FDA0002973005330000011
其中，在上述公式中，S2表示的是第一距离信息，x表示的是跟随目标图像中的跟随目标相对跟随目标图像中心位置的水平偏移距离，W真表示的是真实环境的宽度，W图表示的是跟随目标图像的宽度；
接收安装在所述跟随目标上的无线载波通信定位装置发送的所述机器人与所述跟随目标之间的第二距离信息；
根据所述第一距离信息和所述第二距离信息，确定所述机器人与所述跟随目标之间的第一方位信息；
根据所述第二距离信息和所述第一方位信息，生成行走控制指令；
根据所述行走控制指令，控制所述机器人跟随所述跟随目标行走；
其中，在接收所述图像采集器采集的跟随目标图像之前，所述方法还包括：
接收所述图像采集器采集的所述图像采集器覆盖范围内的环境图像；
根据所述环境图像，确定所述跟随目标；
检测所述环境图像中的目标的个数；
在检测到所述环境图像中只存在一个目标时，将该目标确定为所述跟随目标；
在检测到所述环境图像中存在至少两个目标时，根据所述环境图像中每个目标与所述环境图像的中心位置之间的距离确定所述跟随目标，
其中，在根据所述环境图像中每个目标与所述环境图像的中心位置之间的距离无法确定所述跟随目标时，
接收所述跟随目标发送的定位信息，所述定位信息包括所述跟随目标与所述机器人之间的第三距离信息和第二方位信息；
根据所述跟随目标与所述机器人之间的第三距离信息和第二方位信息确定所述跟随目标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述图像采集器采集的真实环境的宽度是通过如下方式确定的：
通过携带在跟随目标上的定位装置确定出机器人和跟随目标之前的垂直距离，将该距离记为L，根据设置在机器人上的图像采集器的水平视角θ，通过如下公式计算图像采集器在上述条件下能够拍摄的真实应用场景的宽度：
w真＝2*L*tanθ；
和/或，
所述第一方位信息是指机器人与跟随目标之间的方位角，所述方位角是通过如下公式计算的：
Figure FDA0002973005330000021
其中，在上述公式中，α指的是所述机器人与跟随目标之间的方位角，S1指的是所述机器人与所述跟随目标之间的所述第二距离信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述机器人的状态数据，所述状态数据包括所述机器人的加速度数据、角速度数据和磁感应数据；
根据所述状态数据，判断所述机器人的状态是否异常；
在判断所述机器人的状态异常时，向所述跟随目标发送警报信息，并控制所述机器人停止行走。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器人上设置有障碍物检测部件；
所述方法还包括：
在所述机器人行走过程中，获取所述障碍物检测部件采集的所述障碍物检测部件前方的障碍物信息；
根据所述障碍物信息，判断是否能够控制所述机器人躲避所述障碍物；
如果是，根据所述障碍物信息，控制所述机器人躲避所述障碍物；
否则，控制所述机器人停止行走，并向所述跟随目标发送提示信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述障碍物检测部件至少包括第一障碍物检测传感器和第二障碍物检测传感器，所述第一障碍物检测传感器设置在所述机器人前端的左侧，所述第二障碍物检测传感器设置在所述机器人前端的右侧；
所述根据所述障碍物信息，控制所述机器人躲避所述障碍物，包括：
当接收到所述第一障碍物检测传感器发送的第一障碍物信息时，控制所述机器人向右转动第一角度；
当接收到所述第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制所述机器人向左转动第二角度；
当接收到所述第一障碍物检测传感器发送的第一障碍物信息和所述第二障碍物检测传感器发送的第二障碍物信息时，控制所述机器人向所述跟随目标的方向转动第三角度。
6.一种控制机器人行走的装置，其特征在于，所述机器人上设置有图像采集器，所述装置包括：
第一确定模块，用于在接收到所述图像采集器采集的跟随目标图像后，确定所述跟随目标图像中的跟随目标相对所述跟随目标图像中心位置的水平偏移距离，以及确定所述跟随目标图像的宽度；根据所述跟随目标图像中的所述水平偏移距离、所述跟随目标图像的宽度及预先确定的所述图像采集器采集的真实环境的宽度，通过以下公式确定所述跟随目标相对所述机器人水平偏移的第一距离信息：
Figure FDA0002973005330000041
其中，在上述公式中，S2表示的是第一距离信息，x表示的是跟随目标图像中的跟随目标相对跟随目标图像中心位置的水平偏移距离，W真表示的是真实环境的宽度，W图表示的是跟随目标图像的宽度；
第二确定模块，用于接收安装在所述跟随目标上的无线载波通信定位装置发送的所述机器人与所述跟随目标之间的第二距离信息；
第二确定模块，用于根据所述第一距离信息和所述第二距离信息，确定所述机器人与所述跟随目标之间的第一方位信息；
生成模块，用于根据所述第二距离信息和所述第一方位信息，生成行走控制指令；
控制模块，用于根据所述行走控制指令，控制所述机器人跟随所述跟随目标行走；
所述装置还包括：
接收模块，用于接收所述图像采集器采集的所述图像采集器覆盖范围内的环境图像；
第三确定模块，用于根据所述环境图像，确定所述跟随目标；
其中，所述第三确定模块包括：
检测单元，用于检测所述环境图像中的目标的个数；
第二确定单元，用于在检测到所述环境图像中只存在一个目标时，将该目标确定为所述跟随目标；还用于，在检测到所述环境图像中存在至少两个目标时，根据所述环境图像中每个目标与所述环境图像的中心位置之间的距离确定所述跟随目标；
其中，所述装置还包括第四确定模块；
所述接收模块，还用于接收所述跟随目标发送的定位信息，所述定位信息包括所述跟随目标与所述机器人之间的第三距离信息和第二方位信息；
所述第四确定模块，用于根据所述跟随目标与所述机器人之间的第三距离信息和第二方位信息确定所述跟随目标。
7.一种机器人，其特征在于，包括机器人本体、设置在所述机器人本体上的图像采集器、收发器和如权利要求6所述的控制机器人行走的装置。
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