CN113770997A - 机器人及机器人越障控制方法、存储介质和设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机器人及机器人越障控制方法、存储介质和设备，机器人包括：机器人本体和控制单元，机器人本体上设置有与控制单元通信连接的测距元件；测距元件用于实时识别检测目标，得到信号特征并将信号特征传送至控制单元；控制单元，用于根据测距元件得到信号特征实时调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值，使得机器人在越障时不会因信号特征变弱而误判，确保机器人的越障效果。解决了现有移动机器人防跌落功能的判断逻辑存在弊端，易出现执行错误动作导致机器人无法成功越障的技术问题。

Description

机器人及机器人越障控制方法、存储介质和设备

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人及机器人越障控制方法、存储介质和设备。

背景技术

众所周知，移动机器人一般均具备防止跌落的功能，即机器人在运行过程中遇到悬崖路况时能及时后退并转弯。移动机器人的防止跌落功能一般是通过测距元件的测距功能实现，即通过机器人上的测距元件的信号来判断机器与其下方地面的距离。以红外线测距运检为例说明，其原理为：红外线发射管朝向机器人下方发射特定频率的红外线信号，红外线通过地面反射，被红外线接收管接收，引起红外线接收电路的电压变化，其电压变化差值越大，说明反射的红外线强度越强，即机器人与地面的距离越近；电压变化差值越小，说明反射的红外线强度越弱，即机器人与地面的距离越远。

机器人的控制单元设置根据红外接收装置电压判断距离的标准电压差值 (即判断阈值)，该判断阈值对应的机器人与地面的距离为标准距离，此距离为机器人执行“继续行进”或“后退、转弯”动作的判断依据。机器人控制单元与红外线接收装置的电路进行通信并计算红外线接收电路的电压差值，如图5所示，当红外线接收电路的电压变化差值超过判断阈值，即机器人与地面的距离小于标准距离时，即机器人未遇到悬崖路况，则机器人执行“继续行进”；如图6所示，而当红外线接收电路的电压变化差值低于判断阈值时，即机器人与地面的距离大于标准距离时，即机器人遇到了悬崖路况，则机器人会执行后退或转弯动作，此即为机器人的防跌落功能。

但是，上述防跌落功能的判断逻辑仍存在一些弊端，比如当机器人在进行越障时，由于头部翘起，导致机器人测距装置信号略微变弱，从而触发后退转弯动作，使得机器人无法成功越障。

发明内容

本申请实施例提供了一种机器人及机器人越障控制方法、存储介质和设备，用于解决现有移动机器人防跌落功能的判断逻辑存在弊端，易出现执行错误动作导致机器人无法成功越障的技术问题。

为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

一种机器人，包括：机器人本体和控制单元，所述机器人本体上设置有与所述控制单元通信连接的测距元件；所述测距元件用于实时识别检测目标，得到信号特征并将所述信号特征传送至所述控制单元；所述控制单元，用于根据所述测距元件得到所述信号特征实时调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

优选地，所述控制单元用于根据所述测距元件的所述信号特征判断当前所述机器人本体处于越障状态，降低机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

优选地，所述控制单元包括状态判断子单元，所述状态判断子单元用于根据所述测距元件识别信号逐渐下降的信号特征，判断当前所述机器人本体处于越障状态。

优选地，所述状态判断子单元用于根据所述测距元件识别信号瞬间急剧下降的信号特征，判断当前所述机器人本体处于跌落状态。

优选地，所述机器人本体上安装有至少三个所述测距元件，三个所述测距元件分别为前测距元件、左测距元件和右测距元件，所述控制单元用于根据任意一个所述测距元件得到的所述信号特征判断当前所述机器人本体处于越障状态，实时降低机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

本申请还提供一种机器人越障控制方法，包括以下步骤：

通过机器人的测距元件实时识别检测目标，得到信号特征；

通过对所述信号特征分析判断，得到当前机器人的所处状态；

通过当前机器人的所处状态调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

优选地，通过对所述信号特征分析判断，得到当前机器人的所处状态包括：若所述测距元件识别信号逐渐下降的信号特征，则当前机器人处于越障状态；若所述测距元件识别信号瞬间急剧下降的信号特征，则当前机器人处于跌落状态。

优选地，通过当前机器人的所处状态调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值包括：若当前机器人的所处状态为越障状态，降低机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述所述的机器人越障控制方法。

本申请还提供一种基于信号特征变化的机器人越障控制设备包括处理器以及存储器；

所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的机器人越障控制方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：机器人及机器人越障控制方法、存储介质和设备，该机器人包括机器人本体和控制单元，机器人本体上设置有与控制单元通信连接的测距元件；测距元件用于实时识别检测目标，得到信号特征并将信号特征传送至控制单元；控制单元，用于根据测距元件得到信号特征实时调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值，使得机器人在越障时不会因信号特征变弱而误判，确保机器人的越障效果。解决了现有移动机器人防跌落功能的判断逻辑存在弊端，易出现执行错误动作导致机器人无法成功越障的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请一实施例的机器人的结构示意图；

图2为本申请一实施例的机器人处于越障状态测距元件的信号特征变化图；

图3为本申请一实施例的机器人处于跌落状态测距元件的信号特征变化图；

图4为本申请一实施例所述的机器人越障控制方法的步骤流程图；

图5为现有机器人处于正常状态运行红外接收装置信号的电压变化示意图；

图6为现有机器人处于跌落状态运行红外接收装置信号的电压变化示意图。

具体实施方式

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有明确的规定和限定，本发明所述的术语“安装”、“相连”、“连接”以及所显示或讨论的“相互之间的耦合”或“直接耦合”或“通信连接”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，也可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请实施例提供了一种机器人及机器人越障控制方法、存储介质和设备，用于解决了现有移动机器人防跌落功能的判断逻辑存在弊端，易出现执行错误动作导致机器人无法成功越障的技术问题。

在本申请所提供的几个实施例中的机器人尤其是指清洁机器人，如各种或单一或组合地具有扫、吸、拖、洗功能的清洁机器人，此类机器人为了实现地面的清洁能力及清洁效率，通常必须具备如下特性：1、极低的底盘(通常小于1cm)；2、较慢的运动速度(约为0.3m/s)；3、较为简单的工作场景，相对其他的工业机器人或者特种机器人，清洁机器人常见需要识别的悬崖为台阶，常见需要越过的障碍物为电线、垫子、地毯，不平整的地砖、老化翘起的地板，以及散落在地上的笔、杂志等物品。在底盘极低、速度较慢的自身条件限制下，越过一般家庭障碍物是用于清洁场景的机器人的特有需求。

图1为本申请一实施例的机器人的结构示意图，图2为本申请一实施例的机器人处于越障状态测距元件的信号特征变化图，图3为本申请一实施例的机器人处于跌落状态测距元件的信号特征变化图。

如图1至图3所示，本申请实施例提供了一种机器人，包括：机器人本体1和控制单元，机器人本体1上设置有与控制单元通信连接的测距元件2。

需要说明的是，机器人本体1上安装有至少三个测距元件2，三个测距元件2分别为前测距元件、左测距元件和右测距元件，前测距元件、左测距元件和右测距元件在机器人本体1上的安装位置不限于图示位置。在本实施例中，机器人可以是商务、军用、户外或居家服务机器人等各种机器人。

在本申请实施例中，测距元件2用于实时识别检测目标10，得到信号特征并将信号特征传送至控制单元。

需要说明的是，测距元件2可以为红外线超声波传感器，也可以为激光雷达、光传感器、光照度传感器、阳光传感器、环境光传感器、太阳光传感器、紫外光传感器、磁光效应传感器、光纤传感器、光敏元件、红外线接收管、红外线接收头、红外接收二极管、半导体光敏元件、光敏电阻、光敏二极管、光电二极管、光电三极管、光电晶体管等。机器人通过测距元件2识别检测目标反射的信号特征，信号特征可以是电压信号、电流信号、光信号、声信号、磁信号、机械信号、热信号、数字信号等各类信号的特征。在本实施例中，检测目标以地面作为案例说明，检测目标也可以根据机器人所处环境和工作情形确定。

在本申请实施例中，控制单元主要用于根据测距元件得到信号特征实时调整机器人与检测目标10之间距离的判断阈值。其中，控制单元根据测距元件2的信号特征判断当前机器人本体处于越障状态，降低机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

需要说明的是，控制单元用于控制机器人本体1移动，控制单元包括但不限于单片微型计算机(单片机)、可编程逻辑控制器(PLC)、嵌入式处理器(ARM)、微控制单元(MCU)、数字信号处理器(DSP)、CPU、微处理器、微控制器等用于机器人的控制模块。

在本申请实施例中，机器人通过测距元件2所反馈的不同信号特征，来识别机器人当前所处的运动状态，从而针对性地机器人与检测目标之间距离的判断阈值，该判断阈值也指的是机器人防跌落的判断阈值。例如：当机器人进行越障时，通过前测距元件与左测距元件、右测距元件的信号特征，判断出机器人当前处于越障状态，从而通过控制单元降低判断阈值，使得机器人不会因机器人前测距元件的信号略微变弱而误触发，机器人执行后退转弯动作，确保机器人能够继续保持前进；而当机器人遇到悬崖路况时，机器人通过前测距元件与左测距元件、右测距元件识别出机器人当前处于跌落状态，机器人正常执行后退转弯动作。

本申请提供的一种机器人，包括：机器人本体和控制单元，机器人本体上设置有与控制单元通信连接的测距元件；测距元件用于实时识别检测目标，得到信号特征并将信号特征传送至控制单元；控制单元，用于根据测距元件得到信号特征实时调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值，使得机器人在越障时不会因信号特征变弱而误判，确保机器人的越障效果。解决了现有移动机器人防跌落功能的判断逻辑存在弊端，易出现执行错误动作导致机器人无法成功越障的技术问题。

在本申请的一个实施例中，控制单元包括状态判断子单元，状态判断子单元用于根据测距元件识别信号逐渐下降的信号特征，判断当前机器人本体处于越障状态；或根据测距元件识别信号瞬间急剧下降的信号特征，判断当前机器人本体处于跌落状态。

需要说明的是，如图2所示，前测距元件、左测距元件和右侧距元件识别的信号特征均出现逐渐下降，则判断当前机器人本体处于越障状态，控制单元实时降低判断阈值，机器人执行继续前进的动作；即是控制单元用于根据任意一个测距元件2得到的信号特征判断当前机器人本体1处于越障状态，实时降低机器人与检测目标之间距离的判断阈值，确保机器人执行继续前进的动作，使得机器人能够越过障碍正常运行。如图3所示，前测距元件识别的信号特征出现瞬间急剧下降，左测距元件和右侧距元件识别的信号特征没有变化，则判断当前机器人本体处于跌落状态，控制单元不调整判断阈值，机器人执行后退转弯的动作。在本实施例中，当机器人处于越障状态，机器人头部上倾，导致它前测距元件从垂直射向地面(检测目标)变为倾斜射向地面，此时由于测距元件2发出的信号因地面反射距离变长，测距元件接收地面反射信号会略微变弱，但不是完全无信号，同理，左测距元件和右测距元件也会略微上倾，信号也会略微变弱，信号特征的变化如图2所示。机器人处于跌落状态，由于下方无地面反射，故前测距元件的信号会瞬间急剧下降，几乎无信号；而左测距元件和右测距元件的地面无变化，故左测距元件和右测距元件识别的信号特征与正常行走时无区别。

在本申请实施例中，当机器人在越障时，前测距元件的反射信号会略微减弱，有可能达不到阈值，从而机器人误触发“防跌落”功能而执行后退转弯，导致越障失败。因此，本申请机器人通过测距元件识别的信号特征判断当前机器人处于越障状态，降低判断阈值，使得测距元件的电压信号差值小也在标准之上，让机器人不会触发“防跌落”功能而执行后退转弯动作，如此机器人就能正常越障。

实施例二：

图4为本申请一实施例所述的机器人越障控制方法的步骤流程图。

如图4所示，本申请还提供一种机器人越障控制方法，包括以下步骤：

S1.通过机器人的测距元件实时识别检测目标，得到信号特征；

S2.通过对信号特征分析判断，得到当前机器人的所处状态；

S3.通过当前机器人的所处状态调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

在本申请的实施例中，通过对信号特征分析判断，得到当前机器人的所处状态包括：若测距元件识别信号逐渐下降的信号特征，则当前机器人处于越障状态；若测距元件识别信号瞬间急剧下降的信号特征，则当前机器人处于跌落状态。

在本申请的实施例中，通过当前机器人的所处状态调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值包括：若当前机器人的所处状态为越障状态，降低机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

需要说明的是，实施例二中的机器人越障控制方法的步骤内容已在实施例一中的控制单元详细阐述了，在此实施例中不再详细阐述。

实施例三：

本申请还提供的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述机器人越障控制方法。

实施例四：

本申请还提供的一种基于信号特征变化的机器人越障控制设备，包括处理器以及存储器：

存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器，用于根据程序代码中的指令执行上述的机器人越障控制方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，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，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，在本申请各个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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元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，本申请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全部或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)执行本申请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-OnlyMemory)、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。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人，其特征在于，包括：机器人本体和控制单元，所述机器人本体上设置有与所述控制单元通信连接的测距元件；所述测距元件用于实时识别检测目标，得到信号特征并将所述信号特征传送至所述控制单元；所述控制单元，用于根据所述测距元件得到所述信号特征实时调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述控制单元用于根据所述测距元件的所述信号特征判断当前所述机器人本体处于越障状态，降低机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述控制单元包括状态判断子单元，所述状态判断子单元用于根据所述测距元件识别信号逐渐下降的信号特征，判断当前所述机器人本体处于越障状态。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述状态判断子单元用于根据所述测距元件识别信号瞬间急剧下降的信号特征，判断当前所述机器人本体处于跌落状态。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人本体上安装有至少三个所述测距元件，三个所述测距元件分别为前测距元件、左测距元件和右测距元件，所述控制单元用于根据任意一个所述测距元件得到的所述信号特征判断当前所述机器人本体处于越障状态，实时降低机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

6.一种机器人越障控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过机器人的测距元件实时识别检测目标，得到信号特征；

通过对所述信号特征分析判断，得到当前机器人的所处状态；

通过当前机器人的所处状态调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

7.根据权利要求6所述的机器人越障控制方法，其特征在于，通过对所述信号特征分析判断，得到当前机器人的所处状态包括：若所述测距元件识别信号逐渐下降的信号特征，则当前机器人处于越障状态；若所述测距元件识别信号瞬间急剧下降的信号特征，则当前机器人处于跌落状态。

8.根据权利要求6所述的机器人越障控制方法，其特征在于，通过当前机器人的所处状态调整机器人与检测目标之间距离的判断阈值包括：若当前机器人的所处状态为越障状态，降低机器人与检测目标之间距离的判断阈值。

9.一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用于存储计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求6-8任意一项所述的机器人越障控制方法。

10.一种基于信号特征变化的机器人越障控制设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；

所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行如权利要求6-8任意一项所述的机器人越障控制方法。

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