CN108572647A - 一种基于移动机器人的智能家居管理方法和管理平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种基于移动机器人的智能家居管理方法和管理平台，管理方法包括以下步骤：创建室内二维地图并保存；标注各被控对象在室内二维地图中的坐标位置并保存；移动机器人接收到控制指令发后，如果不在坐标原点位置，则返回到坐标原点；然后移动机器人从坐标原点出发，根据需控制的被控对象在室内二维地图中的位置，移动至需控制的被控对象附近；最后移动机器人通过无线信号发射模块实现对被控对象的控制。本发明的管理方法和平台，能够实现通过移动机器人对处于不同位置的被控对象进行控制以及进行安全监控。控制准确，且没有增加成本。并且可以进行远程控制，大大增加了控制被控对象的方便性和快捷性。
Description
技术领域
本发明属于智能家居技术领域，具体是一种基于移动机器人的智能家居管理方法和管理平台。
背景技术
目前大部分家用电器不具备无线射频通讯功能，控制这些家用电器所采用的无线信号（比如，红外线）易受到障碍物的影响，一个无法移动的家居管理设备很难远距离对这些需要近距离操控的家电进行控制。而移动机器人具有良好的移动性，且具有常用的通信模块，因此能够根据需要随意移动到家用电器附近，并对其进行控制。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种基于移动机器人的智能家居管理方法和管理平台，该管理方法和管理平台能够实现对任意位置的家用电器进行控制，并进一步实现通过移动终端对家用电器进行远程控制和管理，并可查询各个安防传感器的检测信息，实现安防功能。
为实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开的一种基于移动机器人的智能家居管理方法，包括以下步骤：
1）创建室内二维地图并保存：设定坐标原点，对室内环境进行二维空间建模，建立基于二维数组的室内环境地图；将所述室内二维地图保存在移动机器人的存储模块中。设定为原点的参照物不可随意挪动位置，否则会导致室内地图的坐标原点发生变化，需要重新创建地图。
2）标注各被控对象在所述室内二维地图中的坐标位置并保存。该步骤的目的是在上述机器人创建的室内二维地图中标注出需要控制的所述被控对象坐标值。将所述各所述被控对象在所述室内二维地图中的坐标位置信息保存在所述移动机器人的存储模块中或上传到云端服务器。当室内地图标注成功某个所述被控对象坐标位置后，该所述被控对象不可随意挪动，否则需要重新标注。
3）所述移动机器人接收到控制指令发后，如果不在所述坐标原点位置，则返回到所述坐标原点；然后所述移动机器人从所述坐标原点出发，根据需控制的所述被控对象在所述室内二维地图中的位置，移动至所述需控制的所述被控对象附近；最后所述移动机器人通过无线信号发射模块向所述需控制的所述被控对象发射控制信号，实现对所述被控对象的控制。由于所述移动机器人每次导航都是先返回到固定起点、然后从该固定起点出发，从而避免累计误差。将坐标原点设定为该固定起点是一种方便、高效的选择。移动机器人每次均从坐标原点出发，消除了移动的累计误差，控制更加准确。
进一步的，所述对室内环境进行二维空间建模的过程为：所述移动机器人从坐标原点出发，遍历每个房间；所述移动机器人利用超声波、红外线或者摄像头对障碍物和参照物进行检测，并对环境中的障碍物和参照物实行矩形化建模，矩形块中每个格点用（x，y）来表示，x表示格点所在的列数，y表示格点所在的行数；含有障碍物的格点标注为1，不含有障碍物的格点标注为0；通过计算所述移动机器人行走的距离和转过的角度确定所述移动机器人的当前位置，机器人在遍历室内空间的同时创建室内二维地图。
更进一步，将所述移动机器人的充电座设定为坐标原点。将充电座设置为坐标原点方便移动机器人移动至坐标原点，且降低成本。
进一步的，对所述移动机器人进行远程控制：所述移动机器人将所述室内二维地图上传至云端服务器；使用移动终端与所述移动机器人建立远程连接，并使用所述移动终端将所述室内二维地图下载至本地，所述移动终端的室内二维地图实时显示所述移动机器人的位置和方向；通过所述移动终端向所述移动机器人发出控制指令，完成标注所述被控对象的坐标位置和管理所述被控对象。
进一步的，所述基于移动机器人的智能家居管理方法还包括安防管理步骤：
所述移动机器人定期巡检，并定期查询各个家用安防传感器的检测数据，并将检测数据发送到移动终端；当检测到异常信号时，所述移动机器人发出报警信号或者所述移动机器人将警报信号发送给移动终端。
一种用于上述基于移动机器人的智能家居管理方法的平台，包括移动机器人，所述移动机器人包括主控***、标注单元、输入模块、运动控制***、存储单元和无线射频遥控模块；
所述主控***用于控制所述移动机器人其余各***、单元、模块；
所述标注单元用于标注被控对象在所述室内二维地图中的坐标位置；
所述输入模块用于输入控制指令；
所述运动控制***用于控制所述移动机器人移动，完成创建室内二维地图、标注被控对象在所述室内二维地图中的坐标位置以及移动至所述被控对象附近；
所述存储单元用于存储所述室内二维地图；
所述无线射频遥控模块用于所述移动机器人移动控制所述被控对象。
进一步的，所述移动机器人还包括避障传感器，所述移动机器人避障传感器为超声波避障传感器或红外线避障传感器；或者将所述避障传感器替换为摄像头；所述移动机器人还包括伺服电机控制单元、伺服电机速度与角度传感器和九轴姿态传感器；所述运动控制***包括伺服电机。
更进一步，所述基于移动机器人的智能家居管理平台还包括充电座。
进一步的，所述基于移动机器人的智能家居管理平台还包括移动终端和云端服务器；所述移动终端包括存储单元、输入模块、显示模块地图模块和通信模块；所述云端服务器包括通信模块和存储单元；所述机器人也包括通信模块。
进一步的，所述移动机器人还包括显示模块或声音输出模块。
本发明公开的一种基于移动机器人的智能家居管理方法和管理平台，能够实现通过移动机器人对处于不同位置的被控对象进行控制。移动机器人每次均回到坐标原点出发，消除了每次移动之后累积的误差，控制更加准确。由于移动机器人自身具有各种功能模块，因此在方便管理被控对象和进行安全监控的同时，没有增加成本。并且可以通过移动终端进行远程控制，大大增加了控制被控对象的方便性和快捷性。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中移动机器人室内S形移动寻迹示意图；
图2为本发明的一个实施例中室内二维网格地图建模示意图；
图3为本发明的一个实施例中移动机器人控制***拓扑示意图；
图4为本发明的一个实施例中标注有家用电器坐标位置的室内二维网格地图；
图5为本发明的一个实施例中智能家居管理平台组成示意图；
图6为本发明的一个实施例中标注有家电方位的网格地图创建流程图；
图7为本发明的一个实施例中智能家居管理管理流程图；
图8为本发明的一个实施例中家庭安防功能实现流程图。
具体实施方式
下面结合附图，以控制家用电器为例，对本发明提出的一种基于移动机器人的智能家居管理方法和管理平台进行详细说明。
本发明公开的一种基于移动机器人的智能家居管理方法和管理平台，管理方法包括以下步骤：
1）创建室内二维地图并保存：设定坐标原点，对室内环境进行二维空间建模，建立基于二维数组的室内二维地图；将室内二维地图保存在移动机器人的存储模块中。设定为原点的参照物不可随意挪动位置，否则会导致室内地图的坐标原点发生变化，需要重新创建地图。将移动机器人的充电座设定为坐标原点。
其中一个方式是，如图1所示，移动机器人从坐标原点出发，遍历每个房间；移动机器人利用超声波、红外线或者摄像头对障碍物和参照物（比如墙壁）进行检测，并对环境中的障碍物和参照物实行矩形化建模，矩形块中每个格点用（x，y）来表示，x表示格点所在的列数，y表示格点所在的行数。如图2所示，含有障碍物的格点标注为1，不含有障碍物的格点标注为0。可以看到，该示意图中存在两个障碍物。机器人行走的距离和转过的角度由机器人伺服控制***通过采样底盘伺服电机的速度与角度传感器结合行走时间计算获得，通过计算行走的距离和转过的角度确定机器人的当前位置，机器人在遍历室内空间的同时创建二维环境地图，创建完成后，机器人将地图保存在自身的存储单元或上传到云端。
2）标注各家用电器在室内二维地图中的坐标位置并保存。该步骤的目的是在上述机器人创建的室内二维地图中标注出需要控制的家用电器坐标值。将各家用电器在室内二维地图中的坐标位置信息保存在移动机器人的存储模块中或上传到云端服务器。当室内地图标注成功某个家用电器坐标位置后，该家用电器不可随意挪动，否则需要重新标注。
其中一种可选的方式是，打开手机终端的智能家居管理软件，下载并打开步骤1）中移动机器人创建的室内二维网格地图，并和移动机器人建立远程连接。手机终端的智能家居管理软件的地图上会实时显示机器人的位置和方向，通过手机遥控移动机器人行走至需要控制的电器附近并面向电器，直到移动机器人可完成对当前电器的红外或无线射频控制，此时手机会记录机器人当前的坐标位置和角度，并在地图上自动标注出此电器的名称和方位，重复以上的控制步骤，直到标注完所有需要加入智能家居管理平台的家用电器设备，然保存所述家用电器坐标位置，当室内地图标注成功某个家用电器坐标位置后，此家电位置不可随意挪动，否则需要重新标注，标注有家用电器坐标位置的地图示意图如图4所示，其地图创建的一种可选流程如图6所示。
3）移动机器人接收到控制指令发后，如果不在坐标原点位置，则返回到坐标原点；然后移动机器人从坐标原点出发，根据需控制的家用电器在室内二维地图中的位置，移动至需控制的家用电器附近；最后移动机器人通过无线信号发射模块向需控制的家用电器发射控制信号，实现对家用电器的控制。由于移动机器人每次导航都是先返回到固定起点、然后从该固定起点出发，从而避免累计误差。将坐标原点设定为该固定起点是一种方便、高效的选择。
一种远程控制的方式是：打开手机终端的智能家居管理软件，选择需要控制的家电，然后管理软件将控制指令通过云端发送给移动机器人，移动机器人收到控制指令后，通过移动机器人自主充电的功能返回到室内地图坐标原点及充电座上，从原点出发，根据室内地图上家用电器的位置和方向，行走到需要控制的家电前，并根据家电的方位使移动机器人面朝家电，这样可使得位于移动机器人头部的红外或无线遥控模块的发射器正对家用电器的信号接收端，从而实现对家电的远程控制。移动机器人发送完控制信号后，将通过位于移动机器人头部的摄像头对家电进行拍摄，并将反应控制结果的拍摄照片将上传到云端，云端再将控制结果发送到手机终端，其家电管理实现流程如图7所示。如图5所示，本发明的管理方法可以实现对多个家用电器的控制。
基于移动机器人的智能家居管理方法还可以实现安防功能：
移动机器人定期对个房间进行巡检，并定期查询烟雾传感器、煤气传感器、门禁传感器、人体红外热释电传感器等各个家用安防传感器的检测数据，并将检测数据通过云端发送到手机。移动机器人也可通过自身的摄像头和麦克风实时发送监控图像或监控视频，当发现某个或多个传感器检测的数据异常时，如摄像头检测到图像异常变动，烟雾传感器检测到烟雾，煤气传感器检测到煤气泄露，声音传感器检测到异常响声，门禁传感器检测到门窗异常打开，人体红外热释电传感器检测到有人异常入室，机器人可通过云端将报警信号实时发送到手机终端，手机端的智能家居管理软件接收到报警信息后会立即发出报警声音或报警画面提醒用户，同时机器人本体也可通过喇叭，肢体动作或表情发出报警信号，其家庭安防功能的实现流程如图8所示。
如图3所示，一种用于上述基于移动机器人的智能家居管理方法的平台，包括移动机器人、充电座、移动终端和云端服务器，移动机器人包括主控***、、标注单元、运动控制***、输入单元、存储单元、无线射频遥控模块。本实施例中，输入单元采用麦克风。移动机器人采用电源管理***对其本身的供电进行控制。为了实现安防功能，移动机器人还包括显示模块或声音输出模，本实施例中，音输出模块采用喇叭，所述显示模块采用显示器。
标注单元用于标注被控对象在所述室内二维地图中的坐标位置。
上述移动机器人还包括移动终端和云端服务器。移动终端包括存储单元、输入模块、显示模块地图模块和通信模块；云端服务器包括通信模块和存储单元；机器人也包括通信模块。
上述智能家居管理平台还包括避障传感器，移动机器人避障传感器为超声波避障传感器或红外线避障传感器；或者将避障传感器替换为摄像头；移动机器人还包括伺服电机控制单元、伺服电机速度与角度传感器和九轴姿态传感器；运动控制***包括伺服电机。
本发明具体应用途径很多，以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于移动机器人的智能家居管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）创建室内二维地图并保存：设定坐标原点，对室内环境进行二维空间建模，建立基于二维数组的室内环境地图；将所述室内二维地图保存在移动机器人的存储模块中；
2）标注各被控对象在所述室内二维地图中的坐标位置并保存；
3）所述移动机器人接收到控制指令发后，如果不在所述坐标原点位置，则返回到所述坐标原点；然后所述移动机器人从所述坐标原点出发，根据需控制的所述被控对象在所述室内二维地图中的位置，移动至所述需控制的所述被控对象附近；最后所述移动机器人通过无线信号发射模块向所述需控制的所述被控对象发射控制信号，实现对所述被控对象的控制。
2.根据权利要求1所述的基于移动机器人的智能家居管理方法，其特征在于，所述对室内环境进行二维空间建模的过程为：所述移动机器人从坐标原点出发，遍历每个房间；所述移动机器人利用超声波、红外线或者摄像头对障碍物和参照物进行检测，并对环境中的障碍物和参照物实行矩形化建模，矩形块中每个格点用（x，y）来表示，x表示格点所在的列数，y表示格点所在的行数；含有障碍物的格点标注为1，不含有障碍物的格点标注为0；通过计算所述移动机器人行走的距离和转过的角度确定所述移动机器人的当前位置，机器人在遍历室内空间的同时创建室内二维地图。
3.根据权利要求1或2所述的基于移动机器人的智能家居管理方法，其特征在于，将所述移动机器人的充电座设定为坐标原点。
4.根据权利要求1所述的基于移动机器人的智能家居管理方法，其特征在于，采用远程控制的方式对对所述移动机器人进行控制：所述移动机器人将所述室内二维地图上传至云端服务器；使用移动终端与所述移动机器人建立远程连接，并使用所述移动终端将所述室内二维地图下载至本地，所述移动终端的室内二维地图实时显示所述移动机器人的位置和方向；通过所述移动终端向所述移动机器人发出控制指令，完成标注所述被控对象的坐标位置和管理所述被控对象。
5.根据权利要求1所述的基于移动机器人的智能家居管理方法，其特征在于，所述基于移动机器人的智能家居管理方法还包括安防管理步骤：
所述移动机器人定期巡检，并定期查询各个家用安防传感器的检测数据，并将检测数据发送到移动终端；当检测到异常信号时，所述移动机器人发出报警信号或者所述移动机器人将警报信号发送给移动终端。
6.一种基于移动机器人的智能家居管理平台，其特征在于，包括移动机器人，所述移动机器人包括主控***、标注单元、输入模块、运动控制***、存储单元和无线射频遥控模块；
所述主控***用于控制所述移动机器人其余各***、单元、模块；
所述标注单元用于标注被控对象在所述室内二维地图中的坐标位置；
所述输入模块用于输入控制指令；
所述运动控制***用于控制所述移动机器人移动；
所述存储单元用于存储所述室内二维地图；
所述无线射频遥控模块用于所述移动机器人移动控制所述被控对象。
7.根据权利要求6所述的基于移动机器人的智能家居管理平台，其特征在于，所述移动机器人还包括避障传感器，所述移动机器人避障传感器为超声波避障传感器或红外线避障传感器；或者将所述避障传感器替换为摄像头；所述移动机器人还包括伺服电机控制单元、伺服电机速度与角度传感器和九轴姿态传感器；所述运动控制***包括伺服电机；所述伺服电机速度与角度传感器和九轴姿态传感器用于计算所述移动机器人行走的距离和转过的角度。
8.根据权利要求7所述的基于移动机器人的智能家居管理平台，其特征在于，所述基于移动机器人的智能家居管理平台还包括充电座。
9.根据权利要求6所述的基于移动机器人的智能家居管理平台，其特征在于，所述基于移动机器人的智能家居管理平台还包括移动终端和云端服务器；所述移动终端包括存储单元、输入模块、显示模块地图模块和通信模块；所述云端服务器包括通信模块和存储单元；所述机器人也包括通信模块；所述存储单元用于存储所述室内二维地图；所述输入模块用于用户向移动终端出入控制指令；所述显示地图模块用于显示室内二维地图；所述通信模块用于传输所述室内二维地图和控制指令。
10.根据权利要求6所述的基于移动机器人的智能家居管理平台，其特征在于，所述移动机器人还包括显示模块或声音输出模块，所述显示模块或声音输出模块用于发出警报。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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