CN111791230B - 机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人，机器人偏载的检测方法包括通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二俯仰角；对于每个指定方向，分别计算该指定方向对应的第一俯仰角和第二俯仰角之间的俯仰角差值；基于每个指定方向对应的俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果。本发明能够在无需额外增加成本的基础上达到较为持久可靠的偏载检测效果。

Description

机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人

技术领域

本发明涉及仓储机器人技术领域，尤其是涉及一种机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人。

背景技术

偏载在仓储机器人里通常是指顶举的货物相对机器人中心的偏移，是用于表征载重货物是否正常放置在机器人上的重要参数。在仓储物流领域，机器人载重时是否存在偏载会直接影响到机器人运送货物时的行走、顶举、放下等过程的安全性和可靠性。现有技术大多通过增加额外的偏载检测传感器的方式来实现，一方面增加了机器人结构设计的复杂性和机器人成本，另一方面由于传感器属于精密感应器件，在机器人长时间反复顶举、放下和行进过程中容易出现传感器磨损甚至损坏等问题，致使传感器得出的偏载检测结果不准确。综上，现有的传感器检测方式不仅成本较高，而且无法满足长时间检测偏载的需求，可靠性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人，能够在无需额外增加成本的基础上达到较为持久可靠的偏载检测效果。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种机器人偏载的检测方法，包括：通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二俯仰角；对于每个指定方向，分别计算该指定方向对应的第一俯仰角和第二俯仰角之间的俯仰角差值；基于每个指定方向对应的俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果。

进一步，通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二俯仰角的步骤，包括：通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一原始俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二原始俯仰角；其中，每个指定方向都对应有多个第一原始俯仰角和多个第二原始俯仰角；对于每个指定方向，对该指定方向的多个第一原始俯仰角进行过滤得到第一俯仰角，以及对该指定方向的多个第二原始俯仰角进行过滤得到第二俯仰角。

进一步，对该指定方向的多个第一原始俯仰角进行过滤得到第一俯仰角的步骤，包括：按照该指定方向的多个第一原始俯仰角的采集顺序，计算两两相邻的第一原始俯仰角之间的角度差值；将大于预设第一阈值的角度差值对应的第一原始俯仰角确定为无效俯仰角；对多个第一原始俯仰角中的无效俯仰角进行滤除处理，将滤除处理后余下的第一原始俯仰角求取均值，将均值结果作为该指定方向对应的第一俯仰角。

进一步，基于每个指定方向对应的俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果的步骤，包括：逐一比较每个指定方向对应的俯仰角差值与预设第二阈值的大小；当不存在大于预设第二阈值的俯仰角差值时，确定待检测机器人无偏载；当存在大于预设第二阈值的俯仰角差值时，确定待检测机器人存在偏载，且将大于预设第二阈值的俯仰角差值对应的指定方向作为待检测机器人的偏载方向。

进一步，上述方法还包括：当检测出待检测机器人存在偏载时，执行告警操作或者重新执行偏载检测操作。

进一步，指定方向的数量为四个，相邻的两个指定方向之间相差90度。

第二方面，本发明实施例提供了一种机器人载物方法，包括：在目标机器人接收到载物指令时，采用第一方面提供的任一项的方法对目标机器人进行偏载检测；当目标机器人的偏载检测结果指示目标机器人无偏载时，执行目标机器人的载物操作。

第三方面，本发明实施例提供了一种机器人偏载的检测装置，包括：角度获取模块，用于通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二俯仰角；差值计算模块，用于对于每个指定方向，分别计算该指定方向对应的第一俯仰角和第二俯仰角之间的俯仰角差值；检测结果确定模块，用于基于每个指定方向对应的俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果。

第四方面，本发明实施例提供了一种机器人载物装置，包括：偏载检测模块，用于在目标机器人接收到载物指令时，采用第一方面提供的任一项的方法对目标机器人进行偏载检测；载物执行模块，用于当目标机器人的偏载检测结果指示目标机器人无偏载时，执行目标机器人的载物操作。

第五方面，本发明实施例提供了一种处理器，处理器运行时执行前述实施例中任一项的方法的步骤。

第六方面，本发明实施例提供了一种机器人，机器人设置有第五方面提供的处理器。

第七方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行前述实施例中任一项的方法的步骤。

本发明实施例提供了一种机器人偏载的检测方法及装置，首先通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二俯仰角；然后对于每个指定方向，分别计算该指定方向对应的第一俯仰角和第二俯仰角之间的俯仰角差值；最后基于每个指定方向对应的俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果。上述方法通过待检测机器人自身都具备的标配感应器件-惯性测量单元获取机器人顶举物品前后的俯仰角，进而通过俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果，一方面无需增加额外的偏载检测传感器，降低了机器人结构设计的复杂性和机器人成本，另一方面由于惯性测量单元不会和机器人的行动机构直接接触，因此在机器人长时间反复顶举、放下和行进过程中也不会出现因器件磨损而影响偏载检测结果精度的情况，从而能够满足长时间检测偏载的需求，提高检测结果的可靠性。

本发明实施例提供了一种机器人载物方法及装置，能够在目标机器人接收到载物指令时，采用上述实施例提供的机器人偏载的检测方法对目标机器人进行偏载检测；当目标机器人的偏载检测结果指示目标机器人无偏载时，执行目标机器人的载物操作。上述方法在目标机器人执行载物操作前，首先对目标机器人进行偏载检测，而且通过上述机器人偏载的检测方法得到的偏载检测结果较为可靠，因此能够有效保障机器人运载货物过程中的安全性。

本发明实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明实施例的上述技术即可得知。

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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1示出了本发明实施例所提供的一种电子设备的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种机器人偏载的检测方法的流程示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种待检测机器人指定方向的示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种待检测机器人顶举物品之前多个指定方向的俯仰角示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的一种待检测机器人顶举物品时多个指定方向的俯仰角示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的另一种待检测机器人顶举物品之前多个指定方向的俯仰角示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的另一种待检测机器人顶举物品时多个指定方向的俯仰角示意图；

图8示出了本发明实施例所提供的另一种机器人偏载的检测方法的流程示意图；

图9示出了本发明实施例所提供的一种机器人载物方法的流程示意图；

图10示出了本发明实施例所提供的另一种机器人载物方法的流程示意图；

图11示出了本发明实施例所提供的一种机器人偏载的检测装置的结构示意图；

图12示出了本发明实施例所提供的一种机器人载物装置的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明的技术方案进行描述，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。

目前大多通过增加额外的偏载检测传感器的方式来实现机器人的偏载检测，考虑到现有技术中传感器检测方式不仅成本较高，而且无法满足长时间检测偏载的需求，可靠性较差，为改善此问题，本发明实施例提供的一种机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人，该技术可应用于运载货物的仓储机器人。以下对本发明实施例进行详细介绍。

实施例一：

首先，参照图1来描述用于实现本发明实施例的一种机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人的示例电子设备100。

如图1所示的一种电子设备的结构示意图，电子设备100包括一个或多个处理器102、一个或多个存储装置104、输入装置106、输出装置108以及图像采集装置110，这些组件通过总线***112和/或其它形式的连接机构(未示出)互连。应当注意，图1所示的电子设备100的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，所述电子设备也可以具有其他组件和结构。

所述处理器102可以采用数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)中的至少一种硬件形式来实现，所述处理器102可以是中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元中的一种或几种的组合，并且可以控制所述电子设备100中的其它组件以执行期望的功能。

所述存储装置104可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器102可以运行所述程序指令，以实现下文所述的本发明实施例中(由处理器实现)的客户端功能以及/或者其它期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据，例如所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。

所述输入装置106可以是用户用来输入指令的装置，并且可以包括键盘、鼠标、麦克风和触摸屏等中的一个或多个。

所述输出装置108可以向外部(例如，用户)输出各种信息(例如，图像或声音)，并且可以包括显示器、扬声器等中的一个或多个。

所述图像采集装置110可以拍摄用户期望的图像(例如照片、视频等)，并且将所拍摄的图像存储在所述存储装置104中以供其它组件使用。

示例性地，用于实现根据本发明实施例的机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人的示例电子设备可以被实现为诸如机器人，具体而言，可以由机器人的主控器(或处理器)来执行。

实施例二：

参见图2所示的一种机器人偏载的检测方法的流程示意图，该方法可以由机器人的主控器执行，主要包括如下步骤S202至步骤S206：

步骤S202，通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二俯仰角。

俯仰角通常指机体坐标系X轴与水平面的夹角，当机体坐标系的X轴在惯性坐标系XOY平面上方时，俯仰角为正，否则为负。在本实施例中，待检测机器人包括但不限于仓储货运机器人，机器人通常都有移动机构供自身移动，诸如仓储货运机器人通过底部轮子来行进，轮子里会安装有减震弹簧，机器人在运载货物时可能会出现“点头”的情况，机器人的俯仰角即可理解为出现“点头”情况时机器人坐标系X轴与水平面的夹角。因此，本实施例可以通过测量待检测机器人的俯仰角判断机器人的偏载情况。

惯性测量单元(Inertial measurement unit，IMU)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置，是仓储货运机器人的标配感应器件。由于惯性测量单元不与机器人的行动机构直接接触，在机器人长时间反复顶举、放下和行走时也不会出现器件磨损而影响测量精度，从而能够长时间获取精度更高的测量数据。因此，在实际应用中可以利用惯性测量单元测量机器人的俯仰角，诸如待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二俯仰角。

步骤S204，对于每个指定方向，分别计算该指定方向对应的第一俯仰角和第二俯仰角之间的俯仰角差值。

在一种实施方式中，对于每个指定方向可以获取多个第一俯仰角和多个第二俯仰角，通过对多个第一俯仰角和第二俯仰角进行处理(诸如过滤处理、平均处理等)后最终确定每个指定方向所对应的一个第一俯仰角和一个第二俯仰角，然后分别计算每个指定方向最终确定的第一俯仰角和第二俯仰角的俯仰角差值；当然，也可以对于每个指定方向仅获取一个第一俯仰角和一个第二俯仰角，然后分别计算每个指定方向对应的第一俯仰角和第二俯仰角的俯仰角差值。

步骤S206，基于每个指定方向对应的俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果。

可以理解的是，当待检测机器人出现偏载时，由于机器人在偏载方向上承受的物品重量会大于在其他方向上承受的物品重量，因此惯性测量单元在偏载方向上检测到的俯仰角数据与其他方向相比也会出现大幅度的波动，同时在偏载方向上，机器人顶举物品时的俯仰角与机器人顶举物品之前的俯仰角之间的差值与其他方向相比也会有很大的差别，通常而言，偏载方向上机器人在顶举物品前后的俯仰角差值大于其它方向对应的俯仰角差值。基于此，本发明实施例利用每个指定方向对应的俯仰角差值来判断待检测机器人是否偏载，并确定偏载检测结果。

本发明实施例提供的上述方法通过待检测机器人自身都具备的标配感应器件-惯性测量单元获取机器人顶举物品前后的俯仰角，进而通过俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果，一方面无需增加额外的偏载检测传感器，降低了机器人结构设计的复杂性和机器人成本，另一方面由于惯性测量单元不会和机器人的行动机构直接接触，因此在机器人长时间反复顶举、放下和行进过程中也不会出现因器件磨损而影响偏载检测结果精度的情况，从而能够满足长时间检测偏载的需求，提高检测结果的可靠性。

考虑到现有的货架通常是四条腿，为了避免与货架腿发生碰撞，保证机器人顶举货架时能够无阻碍地进入货架底部，通常可以选择四个方向作为机器人的前进方向，同时也为了能够采集到更全面的数据，因此可以将上述四个方向作为指定方向。在一种具体的实施方式中，待检测机器人的指定方向的数量可以为四个，相邻的两个指定方向之间相差90度。在实际应用中，货物通常放在货架上，货架有四个货架腿，机器人在顶举货架时，会选择一个方向进入货架底部，也就是机器人的前进方向，可以将机器人的前进方向作为第一个指定方向(也即第一方向)，然后控制机器人沿顺时针或者逆时针旋转三次，每次旋转90度，最终确定四个指定方向。参见图3所示的一种待检测机器人指定方向的示意图，示意出机器人、货架(包括四个货架腿)、机器人前进方向以及四个指定方向。如图3所示机器人沿着前进方向进入货架底部，图中以虚线箭头示意出机器人前进方向，同时以实线箭头示意出了第一方向(与前进方向相同)、依次顺时针旋转90度后的第二方向、第三方向和第四方向，当然也可以逆时针旋转。

考虑到在数据采集过程中可能会由于外界因素等影响导致获取的数据存在偏差，甚至偶然因素的干扰可能会导致获取的数据有误，数据之间偏差较大，从而影响检测结果的准确性，因此为了尽可能使得检测结果更加客观准确，本实施例提供了一种通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二俯仰角的具体实施方式，也即上述步骤S202可以参照如下步骤1至步骤2执行：

步骤1，通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一原始俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二原始俯仰角。

其中，每个指定方向都对应有多个第一原始俯仰角和多个第二原始俯仰角。诸如，假设待检测机器人存在偏载，在待检测机器人顶举货架之前，控制机器人进入货架底部，并通过控制机器人旋转采集四个指定方向的多个第一原始俯仰角，参见图4所示的一种待检测机器人顶举物品之前多个指定方向的俯仰角示意图，图中纵坐标表示俯仰角的数值，横坐标表示采样次数，即每个方向采集俯仰角数据的数量。假设每个方向采集300个数据，则如图4所示1-300表示第一个指定方向采集的第一原始俯仰角的数量，以此类推，301-600表示第二个指定方向采集的第一原始俯仰角的数量，601-900表示第三个指定方向采集的第一原始俯仰角的数量，901-1200表示第四个指定方向采集的第一原始俯仰角的数量。由图4可知，在待检测机器人顶举物品之前，四个指定方向的俯仰角数值基本保持在同一个区间内，即基本在±0.05rad。

进一步，当采集完待检测机器人顶举物品之前的第一原始俯仰角数据后，可以控制待检测机器人顶举货架，然后采用与上述相同的方式分别采集四个指定方向的第二原始俯仰角，参见图5所示的一种待检测机器人顶举物品时多个指定方向的俯仰角示意图，图中纵坐标表示俯仰角的数值，横坐标表示采样次数，具体与图4所示相同，在此不再赘述。由图5可知，在待检测机器人顶举物品时，有一个方向的俯仰角数据明显出现了较大的波动，该方向上的俯仰角数值在±0.15rad及以上，因此可以基于待检测机器人顶举物品之前和顶举物品时每个指定方向俯仰角数据的波动来判断待检测机器人的偏载情况。应当注意的是，以上举例仅为示意性说明，不应当被视为限制。

步骤2，对于每个指定方向，对该指定方向的多个第一原始俯仰角进行过滤得到第一俯仰角，以及对该指定方向的多个第二原始俯仰角进行过滤得到第二俯仰角。

考虑到在数据采集的过程中，可能会因为周围环境因素或者采集设备自身因素的影响导致采集到的数据存在误差，因此本实施例对每个指定方向的多个第一原始俯仰角和第二原始俯仰角进行过滤处理，分别得到第一俯仰角和第二俯仰角，从而能够提升测量结果的可靠性。本实施例进一步给出了对该指定方向的多个第一原始俯仰角进行过滤得到第一俯仰角的步骤的具体实施方式，可以参照如下步骤2.1至步骤2.3实现：

步骤2.1，按照该指定方向的多个第一原始俯仰角的采集顺序，计算两两相邻的第一原始俯仰角之间的角度差值。

在一种实施方式中，每个指定方向会采集多个第一原始俯仰角，而且通常是一个方向的数据全部采集完成后才会进行下一个方向数据的采集。由于机器人在顶举物品之前每个指定方向的俯仰角数值基本保持在同一个范围内，相邻的两个俯仰角的差值也应该保持在预设范围内，如果计算得到相邻的两个俯仰角的差值不在预设范围内，则可能对应的两个俯仰角出现了较大偏差，从而影响检测结果的准确性。因此在对数据进行过滤处理时，可以按照每个指定方向的多个第一原始俯仰角的采集顺序，计算两两相邻的第一原始俯仰角之间的角度差值，以减少偏差较大的数据带来的影响。

步骤2.2，将大于预设第一阈值的角度差值对应的第一原始俯仰角确定为无效俯仰角。

在一种实施方式中，对应的第一原始俯仰角可以是将两两相邻的后一个俯仰角作为大于预设第一阈值的角度差值所对应的俯仰角，还可以将两两相邻的前一个俯仰角作为大于预设第一阈值的角度差值所对应的俯仰角，或者将两两相邻的前后两个俯仰角都作为大于预设第一阈值的角度差值所对应的俯仰角。诸如，预设第一阈值为0.1rad，第一种情况，假设两个相邻的第一俯仰角分别为0.17rad和0.03rad，则计算得到相邻的第一原始俯仰角之间的角度差值为0.14rad，大于预设第一阈值，那么由于前一个俯仰角值过大，因此可以将前一个俯仰角作为大于预设第一阈值的角度差值所对应的俯仰角，也就是无效俯仰角；第二种情况，假设两个相邻的第一俯仰角分别为0.02rad和0.15rad，则计算得到相邻的第一原始俯仰角之间的角度差值为0.13rad，大于预设第一阈值，那么由于后一个俯仰角值过大，因此可以将后一个俯仰角作为大于预设第一阈值的角度差值所对应的俯仰角，也就是无效俯仰角；第三种情况，假设两个相邻的第一俯仰角分别为0.19rad和0.08rad，则计算得到相邻的第一原始俯仰角之间的角度差值为0.11rad，大于预设第一阈值，那么由于前后两个俯仰角值均过大，因此可以将前后两个俯仰角都作为大于预设第一阈值的角度差值所对应的俯仰角，也就是无效俯仰角。应当注意的是，以上举例仅为示意性说明，不应当被视为限制。

步骤2.3，对多个第一原始俯仰角中的无效俯仰角进行滤除处理，将滤除处理后余下的第一原始俯仰角求取均值，将均值结果作为该指定方向对应的第一俯仰角。

由于无效俯仰角是大于预设第一阈值的角度差值对应的第一原始俯仰角，也即无效俯仰角通常是相对过大或者过小的俯仰角，可能是由于外界环境因素或者采集设备自身因素的影响导致的，为了保障数据的客观准确，因此可以将无效俯仰角滤除，从而得到余下的在一个合理范围内波动的第一原始俯仰角。进一步，为了减少由于个别数据偏差导致的检测结果不准确，本实施例对余下的第一原始俯仰角取平均值，得到该指定方向对应的第一俯仰角。

对于待检测机器人顶举物品时每个指定方向的第二原始俯仰角的过滤操作，其实现原理与过程与前述方法相同，在此不再赘述。

进一步，本发明实施例还提供了对比试验来证明偏载检测方法的可行性，在对比试验中，提供了没有偏载的待检测机器人顶举货架时采集的俯仰角数据。具体实现时，可以首先在待检测机器人顶举货架之前，控制机器人旋转采集四个指定方向的多个第一原始俯仰角，参见图6所示的另一种待检测机器人顶举物品之前多个指定方向的俯仰角示意图，图中纵坐标表示俯仰角的数值，横坐标表示采样次数，即每个方向采集俯仰角数据的数量。假设每个方向采集300个数据。由图6可知，在待检测机器人顶举物品之前，四个指定方向的俯仰角数值基本保持在同一个区间内，即基本在±0.05rad。

进一步，当采集完待检测机器人顶举物品之前的第一原始俯仰角数据后，可以控制待检测机器人顶举没有偏载的货架，然后采用与前述相同的方式分别采集四个指定方向的第二原始俯仰角，参见图7所示的另一种待检测机器人顶举物品时多个指定方向的俯仰角示意图，图中纵坐标表示俯仰角的数值，横坐标表示采样次数，假设每个方向采集300个数据。由图7可知，在待检测机器人顶举没有偏载的货架时，机器人四个指定方向的俯仰角数值基本在±0.08rad，明显小于机器人顶举存在偏载的货架时的俯仰角。因此本实施例通过采集多个指定方向待检测机器人顶举物品之前和顶举物品时的俯仰角数据，并设置相应的阈值后，能够有效监测出某个方向的数据出现较大幅度的波动，从而判断哪个方向出现偏载的情况。

为便于理解，本实施例提供了一种基于每个指定方向对应的俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果的具体实施方式，也即上述步骤S206可以参照如下步骤(1)至步骤(3)执行：

步骤(1)，逐一比较每个指定方向对应的俯仰角差值与预设第二阈值的大小。

在一种实施方式中，待检测机器人在顶举物品之前和顶举物品时的俯仰角大多保持在一个范围内，因此俯仰角的差值也会保持在一个范围内，如果俯仰角差值较大，也即说明俯仰角的波动较大，则证明存在偏载。基于此，本实施例通过将每个指定方向对应的俯仰角差值与预设第二阈值进行对比来判断待检测机器人的偏载。预设第二阈值是和机器人特性以及机器人所处的场面环境有关的，用户可以根据实际情况进行调整，在此不做限定。

步骤(2)，当不存在大于预设第二阈值的俯仰角差值时，确定待检测机器人无偏载。

在一种实施方式中，当每个指定方向的俯仰角差值均小于预设第二阈值时，也就是不存在大于预设第二阈值的俯仰角差值时，则确定每个指定方向的俯仰角均处于正常范围内，待检测机器人无偏载。

步骤(3)，当存在大于预设第二阈值的俯仰角差值时，确定待检测机器人存在偏载，且将大于预设第二阈值的俯仰角差值对应的指定方向作为待检测机器人的偏载方向。

在一种实施方式中，当有某一个或者多个指定方向的俯仰角差值大于预设第二阈值时，表明某一个或者多个指定方向的俯仰角发生了较大的波动，超出了正常的范围，即可确定待检测机器人存在偏载，且大于预设第二阈值的俯仰角差值对应的指定方向为待检测机器人的偏载方向，机器人的偏载方向可以是一个，也可以是多个。

当检测出待检测机器人存在偏载时，可以执行告警操作或者重新执行偏载检测操作。在实际应用中，当检测到待检测机器人存在偏载时，机器人可以通过告警操作，诸如通过声光告警或者向指定终端发送告警消息等，以通知操作人员及时进行异常处理，从而确保货物运载的安全性。此外考虑到检测结果可能会存在偏差，为了防止误判，也可以重新执行偏载检测操作，进一步确定待检测机器人是否真的存在偏载，如果重新执行偏载检测操作后得到的检测结果依然是存在偏载，则可以直接控制机器人将运载的货物卸下，并通过告警操作通知人工进行后续处理，以保障机器人运载物品的安全性。

本实施例提供的上述机器人偏载的检测方法，无需增加额外的传感器，通过使用机器人的标配感应器件惯性测量单元来采集数据判断机器人是否存在偏载，从而简化了机器人的设计和制造工艺，节省了机器人成本；同时，由于惯性检测单元不会和机器人的行动机构直接接触，因此能够长时间使用，即使在机器人反复顶举、放下和行走后也不会出现器件磨损而影响判断精度的情况，提高了检测结果的可靠性；此外，本实施例提供的上述方法能够根据机器人的特性以及所处环境修改偏载检测的判断阈值，从而实现对偏载认定标准的动态修改，以适应不同型号产品和不同的应用场景，相对于现有技术而言，应用范围更广。

在前述实施例的基础上，本实施例提供了一种机器人偏载检测方法的具体事例，参见图8所示的另一种机器人偏载的检测方法的流程示意图，该方法主要包括如下步骤S802至步骤S822：

步骤S802，开始执行偏载检测操作。诸如，机器人的主控器接收到偏载检测指令时，开始执行偏载检测操作，当然也可以是机器人的主控器在接收到货物运载指令时，优先启动偏载检测操作进行自检。

步骤S804，执行待检测机器人的旋转操作，采集四个指定方向的多个第一原始俯仰角，并对每个方向上的多个第一原始俯仰角进行滤波处理，得到每个指定方向对应的一个第一俯仰角。

在一种实施方式中，当待检测机器人执行偏载检测操作时，首先控制待检测机器人从前进方向进入待顶举货架的底部，在顶举货架之前通过惯性检测单元采集机器人前进方向的多个第一原始俯仰角；然后控制机器人旋转三次，每次旋转90度，依次采集每个方向的多个第一原始俯仰角，最终得到四个指定方向的第一原始俯仰角。

由于采集过程中环境以及采集设备等因素影响，会有少量数据过大或者过小，因此需要通过滤波处理(又可称为过滤处理)将波动较大的数据滤除，具体的滤波处理的原理和过程与前述实施例相同，在此不再赘述。经过滤波处理后可以得到余下的每个指定方向多个处于合理范围内的第一原始俯仰角，为了保障数据的客观准确性，对每个指定方向余下的第一原始俯仰角求取平均值，得到每个指定方向对应的一个第一俯仰角。

步骤S806，判断第一俯仰角是否正常，如果异常，执行步骤S808，否则执行步骤S810。

对于经过滤波处理后得到的每个指定方向对应的第一俯仰角，依次将每个指定方向对应的第一俯仰角与预设范围进行比较。因为机器人顶举货架之每个指定方向的第一俯仰角基本保持在一个范围内，如果俯仰角过大可能会出现机器人一端触地的情况，影响货物运载的安全性，因此当存在某个方向的第一俯仰角不在预设范围内时(也即相对于其他方向波动较大)，则可以判断数据异常；或者如果待检测机器人无法正常读取惯性检测单元检测到的数据，也可以判断为数据异常，数据异常时执行步骤S808；当不存在超出预设范围的第一俯仰角时，则数据正常，继续执行步骤S810。

步骤S808，执行数据异常处理操作。

在实际应用中，数据异常处理操作诸如可以是以下中的一种或多种：声音告警操作、记录数据异常原因操作、闪光灯闪烁操作、向指定终端发送告警消息操作，以及时通知操作人员进行异常处理。

步骤S810，执行顶举货架操作。

步骤S812，执行待检测机器人的旋转操作，采集四个指定方向的多个第二原始俯仰角，并对每个方向上的多个第二原始俯仰角进行滤波处理，得到每个指定方向对应的一个第二俯仰角。

步骤S814，判断第二俯仰角是否正常，如果异常，执行步骤S808，否则执行步骤S816。

上述步骤S812与步骤S814的实现方式和原理与上述步骤S804和步骤S806相同，在此不再赘述。

步骤S816，计算每个指定方向对应的一个第一俯仰角和一个第二俯仰角之间的俯仰角差值。

在一种实施方式中，逐一将每个方向对应的一个第一俯仰角和一个第二俯仰角进行比较，得到每个指定方向对应的俯仰角差值。

步骤S818，判断俯仰角差值是否大于预设第二阈值；如果是，执行步骤S820；否则执行步骤S822。

步骤S820，执行偏载异常处理操作。

当检测到待检测机器人存在偏载时，机器人可以通过告警操作(诸如发出声光告警或者给指定终端发送告警消息等)，以及时通知操作人员进行异常处理；或者可以重新执行偏载检测操作，以进一步确定待检测机器人是否真的存在偏载，如果重新执行偏载检测操作后得到的检测结果依然是存在偏载，那么可以控制机器人将运载的货物卸下，然后通过告警操作通知人工进行后续处理，以保障机器人运载物品的安全性。

步骤S822，偏载检测完成，继续执行货物运载任务。

综上所述，本实施例提供的机器人偏载的检测方法，通过待检测机器人自身都具备的标配感应器件-惯性测量单元获取机器人顶举物品前后的俯仰角，进而通过俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果，一方面无需增加额外的偏载检测传感器，降低了机器人结构设计的复杂性和机器人成本，另一方面由于惯性测量单元不会和机器人的行动机构直接接触，因此在机器人长时间反复顶举、放下和行进过程中也不会出现因器件磨损而影响偏载检测结果精度的情况，从而能够满足长时间检测偏载的需求，提高检测结果的可靠性。

实施例三：

在前述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种机器人载物方法，参见图9所示的一种机器人载物方法的流程示意图，该方法主要包括如下步骤S902至步骤S904：

步骤S902，在目标机器人接收到载物指令时，采用机器人偏载的检测方法对目标机器人进行偏载检测。

本实施例采用的机器人偏载的检测方法，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例二相同，具体可参照前述实施例，在此不再赘述。

步骤S904，当目标机器人的偏载检测结果指示目标机器人无偏载时，执行目标机器人的载物操作。

本发明实施例提供的上述机器人载物方法，在目标机器人执行载物操作前，首先对目标机器人进行偏载检测，而且通过上述机器人偏载的检测方法得到的偏载检测结果较为可靠，因此能够有效保障机器人运载货物过程中的安全性。

为便于理解，本发明实施例还提供了一种机器人载物方法的具体实施示例，参见图10所示的另一种机器人载物方法的流程示意图，该方法主要包括如下步骤S1002至步骤S1020：

步骤S1002，接收顶举货架任务。

步骤S1004，配置强制偏载检测点位。

在一种实施方式中，强制偏载检测点位为进行偏载检测的货架位置，也即当机器人顶举位于该点位的货架时，必须进行偏载检测，用户可以根据不同的需求确定不同的强制偏载检测点位。

步骤S1006，判断货架ID是否正常；如果否，执行步骤S1008；否则执行步骤S1010。

在一种实施方式中，当机器人接收到的顶举货架任务会携带有需要顶举的货架ID，当机器人到达货架所在位置时，需要首先判断待举货架的ID是否与接收到的顶举货架任务中的货架ID一致，也就是判断货架ID是否正常。在实际应用中，每个货架下面都设置有二维码，二维码携带有货架ID信息，机器人可以通过扫描二维码获取待举货架的ID，然后通过比对的方式判断该ID是否与接收到顶举货架任务中的货架ID一致。

步骤S1008，执行数据异常处理操作。

如果待举货架的货架ID与接收到的顶举货架任务中的货架ID不一致，则说明机器人的行进方向错误，可以重新控制机器人移动到正确的货架位置。

步骤S1010，执行顶举货架操作。如果待举货架的货架ID正常，说明机器人行进至正确的货架位置，因此可执行顶举货架操作。

步骤S1012，判断是否位于强制偏载检测点位；如果是，执行步骤S1014；否则执行步骤S1016。

步骤S1014，执行偏载检测操作，判断是否存在偏载；如果是，执行步骤S1018；否则执行步骤S1016。判断是否存在偏载的方式可以参照前述实施例，在此不再赘述。

步骤S1016，执行载物流程，以完成顶举任务。

步骤S1018，执行货架卸载操作，停止机器人运行并发出告警消息，以等待人工处理。

步骤S1020，人工处理完成，机器人重新运行，返回执行步骤S1004。

上述方法采用的机器人偏载的检测方法，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例二相同，为简要描述，本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。

上述方法在机器人执行载物操作前，首先对机器人进行偏载检测，当确认机器人不存在偏载时才执行载物操作，从而能够保障机器人运载货物过程中的安全性。

实施例四：

对于实施例二中所提供的机器人偏载的检测方法，本发明实施例提供了一种机器人偏载的检测装置，参见图11所示的一种机器人偏载的检测装置的结构示意图，该装置包括以下模块：

角度获取模块1102，用于通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二俯仰角。

差值计算模块1104，用于对于每个指定方向，分别计算该指定方向对应的第一俯仰角和第二俯仰角之间的俯仰角差值。

检测结果确定模块1106，用于基于每个指定方向对应的俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果。

本发明实施例提供的上述机器人偏载的检测装置通过待检测机器人自身都具备的标配感应器件-惯性测量单元获取机器人顶举物品前后的俯仰角，进而通过俯仰角差值确定待检测机器人的偏载检测结果，一方面无需增加额外的偏载检测传感器，降低了机器人结构设计的复杂性和机器人成本，另一方面由于惯性测量单元不会和机器人的行动机构直接接触，因此在机器人长时间反复顶举、放下和行进过程中也不会出现因器件磨损而影响偏载检测结果精度的情况，从而能够满足长时间检测偏载的需求，提高检测结果的可靠性。

在一种实施方式中，上述角度获取模块1102，进一步用于通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一原始俯仰角，以及待检测机器人顶举物品时在多个指定方向上的第二原始俯仰角；其中，每个指定方向都对应有多个第一原始俯仰角和多个第二原始俯仰角；对于每个指定方向，对该指定方向的多个第一原始俯仰角进行过滤得到第一俯仰角，以及对该指定方向的多个第二原始俯仰角进行过滤得到第二俯仰角。

在一种实施方式中，上述角度获取模块1102，进一步用于按照该指定方向的多个第一原始俯仰角的采集顺序，计算两两相邻的第一原始俯仰角之间的角度差值；将大于预设第一阈值的角度差值对应的第一原始俯仰角确定为无效俯仰角；对多个第一原始俯仰角中的无效俯仰角进行滤除处理，将滤除处理后余下的第一原始俯仰角求取均值，将均值结果作为该指定方向对应的第一俯仰角。

在一种实施方式中，上述检测结果确定模块1106，进一步用于逐一比较每个指定方向对应的俯仰角差值与预设第二阈值的大小；当不存在大于预设第二阈值的俯仰角差值时，确定待检测机器人无偏载；当存在大于预设第二阈值的俯仰角差值时，确定待检测机器人存在偏载，且将大于预设第二阈值的俯仰角差值对应的指定方向作为待检测机器人的偏载方向。

在一种实施方式中，上述装置还包括告警模块，用于当检测出待检测机器人存在偏载时，执行告警操作或者重新执行偏载检测操作。

在一种实施方式中，上述指定方向的数量为四个，相邻的两个指定方向之间相差90度。

对于实施例三中所提供的机器人载物方法，本发明实施例提供了一种机器人载物装置，参见图12所示的一种机器人载物装置的结构示意图，该装置包括以下模块：

偏载检测模块1202，用于在目标机器人接收到载物指令时，采用前述实施例提供的机器人偏载的检测方法对目标机器人进行偏载检测。

载物执行模块1204，用于当目标机器人的偏载检测结果指示目标机器人无偏载时，执行目标机器人的载物操作。

本发明实施例提供的上述机器人载物装置，在目标机器人执行载物操作前，首先对目标机器人进行偏载检测，而且通过上述机器人偏载的检测方法得到的偏载检测结果较为可靠，因此能够有效保障机器人运载货物过程中的安全性。

本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。

综上所述，本实施例提供的机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人，通过待检测机器人的标配感应器件惯性测量单元获取数据进而确定待检测机器人的偏载检测结果，一方面无需增加额外的偏载检测传感器，降低了机器人结构设计的复杂性和机器人成本；另一方面由于惯性测量单元不会和机器人的行动机构直接接触，因此在机器人长时间反复顶举、放下和行进过程中也不会出现因器件磨损而影响偏载检测结果精度的情况，从而能够满足长时间检测偏载的需求，提高检测结果的可靠性。此外，在目标机器人执行载物操作前，能够首先对目标机器人进行偏载检测，当确认机器人不存在偏载时才执行载物操作，从而能够保障机器人运载货物过程中的安全性。

本发明实施例所提供的机器人偏载的检测方法、机器人载物方法、装置及机器人的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种机器人偏载的检测方法，其特征在于，包括：

通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取所述待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及所述待检测机器人顶举所述物品时在多个所述指定方向上的第二俯仰角；

对于每个所述指定方向，分别计算该指定方向对应的第一俯仰角和第二俯仰角之间的俯仰角差值；

基于每个所述指定方向对应的俯仰角差值确定所述待检测机器人的偏载检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取所述待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及所述待检测机器人顶举所述物品时在多个所述指定方向上的第二俯仰角，包括：

通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取所述待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一原始俯仰角，以及所述待检测机器人顶举所述物品时在多个所述指定方向上的第二原始俯仰角；其中，每个所述指定方向都对应有多个第一原始俯仰角和多个第二原始俯仰角；

对于每个所述指定方向，对该指定方向的多个所述第一原始俯仰角进行过滤得到第一俯仰角，以及对该指定方向的多个所述第二原始俯仰角进行过滤得到第二俯仰角。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对该指定方向的多个所述第一原始俯仰角进行过滤得到第一俯仰角，包括：

按照该指定方向的多个所述第一原始俯仰角的采集顺序，计算两两相邻的所述第一原始俯仰角之间的角度差值；

将大于预设第一阈值的角度差值对应的所述第一原始俯仰角确定为无效俯仰角；

对多个所述第一原始俯仰角中的所述无效俯仰角进行滤除处理，将滤除处理后余下的所述第一原始俯仰角求取均值，将均值结果作为该指定方向对应的第一俯仰角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于每个所述指定方向对应的俯仰角差值确定所述待检测机器人的偏载检测结果，包括：

逐一比较每个所述指定方向对应的俯仰角差值与预设第二阈值的大小；

当不存在大于所述预设第二阈值的俯仰角差值时，确定所述待检测机器人无偏载；

当存在大于所述预设第二阈值的俯仰角差值时，确定所述待检测机器人存在偏载，且将大于所述预设第二阈值的俯仰角差值对应的指定方向作为所述待检测机器人的偏载方向。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测出所述待检测机器人存在偏载时，执行告警操作或者重新执行偏载检测操作。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定方向的数量为四个，相邻的两个所述指定方向之间相差90度。

7.一种机器人载物方法，其特征在于，包括：

在目标机器人接收到载物指令时，采用如权利要求1至6任一项所述的方法对所述目标机器人进行偏载检测；

当所述目标机器人的偏载检测结果指示所述目标机器人无偏载时，执行所述目标机器人的载物操作。

8.一种机器人偏载的检测装置，其特征在于，包括：

角度获取模块，用于通过待检测机器人的惯性测量单元分别获取所述待检测机器人顶举物品之前在多个指定方向上的第一俯仰角，以及所述待检测机器人顶举所述物品时在多个所述指定方向上的第二俯仰角；

差值计算模块，用于对于每个所述指定方向，分别计算该指定方向对应的第一俯仰角和第二俯仰角之间的俯仰角差值；

检测结果确定模块，用于基于每个所述指定方向对应的俯仰角差值确定所述待检测机器人的偏载检测结果。

9.一种机器人载物装置，其特征在于，包括：

偏载检测模块，用于在目标机器人接收到载物指令时，采用如权利要求1至6任一项所述的方法对所述目标机器人进行偏载检测；

载物执行模块，用于当所述目标机器人的偏载检测结果指示所述目标机器人无偏载时，执行所述目标机器人的载物操作。

10.一种处理器，其特征在于，所述处理器运行时执行如权利要求1至6任一项所述的方法或者如权利要求7所述的方法。

11.一种机器人，其特征在于，所述机器人设置有如权利要求10所述的处理器。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至6任一项所述的方法或者如权利要求7所述的方法。

Images