CN106965198B - 机器人控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种机器人控制方法和装置，该方法包括：扫描目标空间，以获得由目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域；以预设距离对第一包络区域进行缩小处理，预设距离根据机器人的转动半径确定；若对第一包络区域进行缩小处理后能够获得包络线的相对位置关系与第一包络区域中包络线的相对位置关系一致的第二包络区域，则说明该目标空间内有足够的空间能够容纳该机器人的进入，从而控制机器人进入目标空间，实现了机器人对其待进入的目标空间内能否容纳其进入的确定。

Description

机器人控制方法和装置

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种机器人控制方法和装置。

背景技术

近年来，随着机器人技术的发展和人工智能研究不断深入，智能移动机器人在人类生活中扮演越来越重要的角色，在诸多领域得到广泛应用。

在某些应用场合，机器人可能会被用于跨楼层的场景中，比如跨楼层进行用户引导、送物品等等，而在此场景中，机器人往往是基于乘坐电梯来实现跨楼层作业的。而在机器人自主进行电梯乘坐的过程中，与人乘坐电梯场景类似，为提高电梯的运行效率，往往不会为每个机器人单独配置一个电梯供其独自使用，而是可能会存在多个机器人、机器人与人混合同乘一部电梯的情况。

因此，针对某机器人来说，当它需要乘坐电梯时，有必要判定它当前能否乘坐电梯，即比如电梯内是否还有空间容纳它的进入。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种机器人控制方法和装置，用以提供一种实现机器人对其能否进入一特定空间的确定方式。

本发明实施例提供一种机器人控制方法，包括：

扫描目标空间，以获得由所述目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域；

以预设距离对所述第一包络区域进行缩小处理，所述预设距离根据所述机器人的转动半径确定；

若对所述第一包络区域进行所述缩小处理后能够获得第二包络区域，则控制所述机器人进入所述目标空间，所述第二包络区域中包络线的相对位置关系与所述第一包络区域中包络线的相对位置关系一致。

本发明实施例提供一种机器人控制装置，包括：

扫描模块，用于扫描目标空间，以获得由所述目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域；

缩小处理模块，用于以预设距离对所述第一包络区域进行缩小处理，所述预设距离根据所述机器人的转动半径确定；

控制模块，用于若对所述第一包络区域进行所述缩小处理后能够获得第二包络区域，则控制所述机器人进入所述目标空间，所述第二包络区域中包络线的相对位置关系与所述第一包络区域中包络线的相对位置关系一致。

本发明实施例提供的机器人控制方法和装置，机器人扫描其待进入的目标空间，以获得由该目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域，之后，以根据机器人的转动半径确定的预设距离对该第一包络区域进行缩小处理，若能够获得包络线的相对位置关系与第一包络区域中包络线的相对位置关系一致的第二包络区域，则说明该目标空间内有足够的空间能够容纳该机器人的进入，从而控制机器人进入目标空间，实现了机器人对其待进入的目标空间内能否容纳其进入的确定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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1a为本发明实施例提供的机器人控制方法实施例一的流程图；

图1b为图1a所示实施例对应的一种机器人控制场景示意图；

图2为本发明实施例提供的机器人控制方法实施例二的流程图；

图3为本发明实施例提供的机器人控制装置实施例一的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的机器人控制装置实施例二的结构示意图。

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的附图，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作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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述XXX，但这些XXX不应限于这些术语。这些术语仅用来将XXX彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一XXX也可以被称为第二XXX，类似地，第二XXX也可以被称为第一XXX。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

图1a为本发明实施例提供的机器人控制方法实施例一的流程图，本实施例提供的该机器人控制方法可以由一机器人控制装置来执行，该机器人控制装置可以实现为软件，或者实现为软件和硬件的组合，该机器人控制装置可以集成设置在机器人中。如图1a所示，该方法包括如下步骤：

步骤101、扫描目标空间，以获得由目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域。

本实施例中，基于机器人被应用于的不同场景，该目标空间可以是任一具有边界的空间，机器人在一定的任务需求下，需要进入到该目标空间。

一种应用场景可以是：机器人需要跨楼层完成一定任务时，需要搭乘电梯从当前所在楼层到达某目标楼层，此时，该目标空间可以是电梯轿厢空间。

其中，位于该目标空间内的障碍物边界可以是已经进入到该目标空间内的其他机器人的侧壁，以及界定该目标空间的边界，比如电梯轿厢的内部侧壁。

实际应用中，当某机器人需要进入该目标空间时，可以通过扫描该目标空间，以获得由该目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域。具体地，扫描的手段比如可以是通过激光雷达的方式对目标空间进行扫描，相应地，在机器人机身上的适当位置处，可以设置一个或多个相应的扫描装置，通过控制该扫描装置实现对该目标空间的扫描。其中，通过扫描该目标空间，可以基于扫描结果构建该目标空间的三维立体图，而该第一包络区域可以是其中相距该目标空间的地面一定高度处的水平方向的包络区域。该一定高度与扫描装置在机器人机身上的位置相关。

为便于理解，本发明实施例以图1b为例进行示意性说明，图中，假设该目标空间内已经进入了机器人1和机器人2，此时，假设机器人3想要进入该目标空间，机器人3通过身上设置的扫描装置对该目标空间的内部进行扫描，获得由机器人1和机器人2的侧壁以及目标空间的边界侧壁组成的第一包络区域，如图1b中所示的包络区域B。值得说明的是，本发明实施例中，仅以目标空间中的障碍物为目标空间的侧壁以及已经进入到目标空间内的机器人为例进行说明，实际上，该障碍物比如还可以包括人、其他物品等。

步骤102、以预设距离对第一包络区域进行缩小处理，该预设距离根据机器人的转动半径确定。

步骤103、若对第一包络区域进行缩小处理后能够获得第二包络区域，则控制机器人进入目标空间，第二包络区域中包络线的相对位置关系与第一包络区域中包络线的相对位置关系一致。

机器人3在得到上述第一包络区域B之后，为了确定该目标空间内能否容纳其进入，机器人3可以以预设距离d对该第一包络区域B进行缩小处理，其中，该预设距离d根据机器人的转动半径确定，比如在该机器人的转动半径的基础上加一定的安全余量确定该预设距离。实际应用中，假设各机器人的尺寸参数一致，则该转动半径可以作为机器人在目标空间内所占空间大小的度量参数。

可以理解的是，由于上述第一包络区域B是指水平方向上，由目标空间的侧壁以及其中其他机器人的侧壁所围成的包络区域，上述缩小的方向也是指在水平方向上，即垂直目标空间的侧壁向内的方向上的缩小。而且，上述缩小是指组成第一包络区域B的所有位置点均被进行向上述缩小方向上的上述预设距离d的移动处理。

当以上述预设距离对第一包络区域B进行如上的缩小处理后，若能够形成一个与第一包络区域B相似的第二包络区域A，如图1b所示，则认为该目标空间内有足够的空间容纳机器人3的进入。相反地，如果不存在该第二包络区域A，则可以认为目标空间内没有足够的空间容纳机器人3的进入，此时，机器人3不进入目标空间。

本实施例中，上述第二包络区域A中包络线的相对位置关系与第一包络区域B中包络线的相对位置关系一致，从直观层面来说，是指第二包络区域A与第一包络区域B相似，该相似体现为两者在大小上存在差异，形状上基本保持一致。这是为了区别对第一包络区域B缩小后形成另一种包络区域的情形，即：虽然对第一包络区域B缩小后能够形成一个包络区域，但是该包络区域的形状与第一包络区域B的形状差别明显。

当确定上述第二包络区域A存在时，可以控制机器人3进入该目标空间。具体地，在控制机器人3进入该目标空间的过程中，可以包括如下过程：

在第二包络区域A内确定目标位置；控制机器人3行走至该目标位置。即先确定机器人3需要进入到目标空间的什么位置，之后控制机器人3行走至该位置。

可选地，当确定第二包络区域A存在时，已经说明目标空间内有足够的空间可以容纳机器人3的进入，此时，可以确定第二包络区域A内的任一位置都可以作为上述目标位置。或者可选地，为简单起见，还可以确定第二包络区域A内距离机器人3最近的位置为上述目标位置。

具体地，机器人3在获得上述第二包络区域A之后，可以基于自身当前的位置，计算其与第二包络区域A内各位置点的距离，以其中最小距离所对应的位置点作为上述目标位置。其中，上述各位置点可以是预先以较小网格尺寸对该第二包络区域A进行网格划分得到的各网格的中心点位置，或者也可以是以第二包络区域A的包络线上任一点为原点，以一定距离阈值对该第二包络区域A进行位置采样得到的各位置点。

当上述目标位置确定后，可以根据机器人3当前位置与该目标位置的相对方位、距离对机器人3进行行走控制，以使其行走至该目标位置处。

可以理解的是，以上述目标空间为电梯轿厢空间为例来说，机器人3由电梯外进入电梯内的上述目标位置处时，是背对电梯门的，一般来说，为了便于机器人3后续出电梯方便，当其进入到电梯内后，需要控制机器人3转动，以面向电梯门。这也是上述预设距离以机器人的转动半径确定的原因。

本实施例中，机器人扫描其待进入的目标空间，以获得由该目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域，之后，以根据机器人的转动半径确定的预设距离对该第一包络区域进行缩小处理，若能够获得包络线的相对位置关系与第一包络区域中包络线的相对位置关系一致的第二包络区域，则说明该目标空间内有足够的空间能够容纳该机器人的进入，从而控制机器人进入目标空间，实现了机器人对其待进入的目标空间内能否容纳其进入的确定。

图2为本发明实施例提供的机器人控制方法实施例二的流程图，如图2所示，该方法可以包括如下步骤：

步骤201、若检测到电梯轿厢门开启，则触发扫描电梯轿厢空间，以获得由电梯轿厢空间内的障碍物边界组成的第一包络区域。

本实施例中以目标空间为电梯轿厢空间为例进行说明，仍以上述举例来说，假设机器人3当前想要乘坐电梯时，其行走至当前所在楼层的电梯轿厢外部，通过呼叫电梯使得电梯轿厢停留至其当前所在楼层处。

若机器人3检测到电梯轿厢门开启，则触发扫描电梯轿厢空间，以获得由电梯轿厢空间内的障碍物边界组成的第一包络区域B。

其中，机器人3检测电梯轿厢门是否开启比如可以是基于激光探测实现的，或者基于图像采集、识别实现的。

步骤202、以预设距离对第一包络区域进行缩小处理，预设距离根据机器人的转动半径确定。

步骤203、若对第一包络区域进行缩小处理后能够获得第二包络区域，则确定第二包络区域内是否存在面积大于或等于机器人转动面积的区域，若存在，则执行步骤204，否则，执行步骤205。

步骤204、根据如下规则确定目标位置：机器人行走至目标位置后形成的第三包络区域大于机器人行走至其他位置后形成的第四包络区域。

其中，机器人转动面积由机器人的转动半径确定。

步骤205、在第二包络区域内确定任一位置，或者确定距离机器人最近的位置为目标位置。

步骤206、控制机器人行走至目标位置。

本实施例中，当基于前述实施例的方式确定上述第二包络区域A的存在之后，为了进一步提高电梯轿厢空间的利用率，即能够容纳更多的机器人，对于当前的机器人3在电梯轿厢空间内的目标位置的确定，可以基于如下策略实现：

一方面，如果该第二包络区域A内存在面积大于或等于机器人转动面积的区域，则说明该电梯轿厢空间内不仅能够容纳机器人3的进入，还有足够的空间可以进一步容纳其他的一个或几个机器人的进入。比如，假设第二包络区域A内包含两个机器人转动面积的区域，即在第二包络区域A内还可以画出两个机器人转动面积的区域，此时说明除了机器人3之外，该电梯轿厢空间还可以再容纳两个机器人进入。但是，如果机器人进入电梯轿厢空间的目标位置选择不合理，可能会导致后续仅能够再允许进入一个机器人，导致电梯轿厢空间的利用率受到不利影响。

因此，本实施例中，当第二包络区域A内存在面积大于或等于机器人转动面积的区域时，可以根据如下规则确定当前的机器人3在第二包络区域A内的目标位置：使得机器人3行走至该目标位置后形成的第三包络区域的面积大于机器人3行走至其他位置后形成的第四包络区域的面积，即使得下一个待进入电梯轿厢空间的机器人在初始扫描获得的由电梯轿厢内部侧壁以及其中的机器人侧壁组成的包络区域面积最大。

也就是说，假设机器人3行走至目标位置a，此时，电梯轿厢内包含位置确定的机器人1、机器人2、机器人3，假设下一个待进入电梯轿厢的机器人4执行上述扫描步骤后，得到的有电梯轿厢侧壁以及上述三个机器人或人的侧壁构成的包络区域为第三包络区域。另外，假设机器人3行走至目标位置b，此时，电梯轿厢内包含位置确定的机器人1、机器人2、机器人3，假设下一个待进入电梯轿厢的机器人4执行上述扫描步骤后，得到的有电梯轿厢侧壁以及上述三个机器人的侧壁构成的包络区域为第四包络区域。且假设上述目标位置a和目标位置b都为第二包络区域B内的任一位置，第三包络区域的面积大于第四包络区域的面积，则确定目标位置a为相比于目标位置b更优的目标位置，基于此，在第二包络区域B内选择最优的目标位置，控制机器人3行走至该目标位置。

另一方面，相对地，如果该第二包络区域A内不存在面积大于或等于机器人转动面积的区域，则说明该电梯轿厢空间内仅能够容纳机器人3的进入，此时，机器人3行至的目标位置可以是第二包络区域A内的任一位置，或者也可以确定第二包络区域A内距离机器人3最近的位置为目标位置。

本实施例中，基于对电梯轿厢空间内剩余空间包络区域的识别，以及基于对该包络区域能够容纳的机器人个数的识别，确定当前待进入电梯轿厢的机器人在电梯轿厢内的停留位置，可以进一步提高电梯轿厢空间的空间利用率。

以下将详细描述本发明的一个或多个实施例的机器人控制装置。这些机器人控制装置可以被实现在机器人的基础架构中，或者实现在机器人与电梯控制系统交互的机器人架构中。本领域技术人员可以理解，这些机器人控制装置均可使用市售的硬件组件通过本方案所教导的步骤进行配置来构成。

图3为本发明实施例提供的机器人控制装置实施例一的结构示意图，如图3所示，该装置包括：扫描模块11、缩小处理模块12、控制模块13。

扫描模块11，用于扫描目标空间，以获得由所述目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域。

缩小处理模块12，用于以预设距离对所述第一包络区域进行缩小处理，所述预设距离根据所述机器人的转动半径确定。

控制模块13，用于若对所述第一包络区域进行所述缩小处理后能够获得第二包络区域，则控制所述机器人进入所述目标空间，所述第二包络区域中包络线的相对位置关系与所述第一包络区域中包络线的相对位置关系一致。

可选地，所述控制模块13包括：确定单元131、控制单元132。

确定单元131，用于在所述第二包络区域内确定目标位置。

控制单元132，用于控制所述机器人行走至所述目标位置。

可选地，所述确定单元131具体用于：

在所述第二包络区域内确定任一位置，或者确定距离所述机器人最近的位置为所述目标位置。

图3所示装置可以执行图1a所示实施例的方法，本实施例未详细描述的部分，可参考对图1a所示实施例的相关说明。该技术方案的执行过程和技术效果参见图1a所示实施例中的描述，在此不再赘述。

图4为本发明实施例提供的机器人控制装置实施例二的结构示意图，如图4所示，在图3所示实施例基础上，还包括：检测模块21。

检测模块21，用于若检测到电梯轿厢门开启，则触发所述扫描模块扫描所述电梯轿厢空间。

可选地，所述确定单元131具体用于：

若所述第二包络区域内存在面积大于或等于机器人转动面积的区域，则根据如下规则确定所述目标位置：

所述机器人行走至所述目标位置后形成的第三包络区域的面积大于所述机器人行走至其他位置后形成的第四包络区域的面积；

其中，所述机器人转动面积由所述转动半径确定。

图4所示装置可以执行图2所示实施例的方法，本实施例未详细描述的部分，可参考对图2所示实施例的相关说明。该技术方案的执行过程和技术效果参见图2所示实施例中的描述，在此不再赘述。

以上描述了机器人控制装置的内部功能和结构，实际中，该机器人控制装置可实现为一电子设备或电子组件，包括：存储器、处理器，其中，存储器与处理器通过总线连接，存储器中存储有计算机程序，处理器调用存储器中存储的该计算机程序，以执行如下步骤：

扫描目标空间，以获得由所述目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域；

以预设距离对所述第一包络区域进行缩小处理，所述预设距离根据所述机器人的转动半径确定；

若对所述第一包络区域进行所述缩小处理后能够获得第二包络区域，则控制所述机器人进入所述目标空间，所述第二包络区域中包络线的相对位置关系与所述第一包络区域中包络线的相对位置关系一致。

可选地，所述处理器还用于调用存储器中的计算机程序，执行上述图1a、图2所示方法步骤中的全部或部分步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以产品的形式体现出来，该计算机产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人控制方法，其特征在于，包括：

扫描目标空间，以获得由所述目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域；

在水平方向上以预设距离对所述第一包络区域进行等距缩小处理，所述预设距离根据所述机器人的转动半径确定；

若对所述第一包络区域进行所述缩小处理后能够获得第二包络区域，则控制所述机器人进入所述目标空间，所述第二包络区域中包络线的相对位置关系与所述第一包络区域中包络线的相对位置关系一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述机器人进入所述目标空间，包括：

在所述第二包络区域内确定目标位置；

控制所述机器人行走至所述目标位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第二包络区域内确定目标位置，包括：

在所述第二包络区域内确定任一位置，或者确定距离所述机器人最近的位置为所述目标位置。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第二包络区域内确定目标位置，包括：

若所述第二包络区域内存在面积大于或等于机器人转动面积的区域，则根据如下规则确定所述目标位置：

所述机器人行走至所述目标位置后形成的第三包络区域的面积大于所述机器人行走至其他位置后形成的第四包络区域的面积；

其中，所述机器人转动面积由所述转动半径确定。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标空间包括电梯轿厢空间，所述扫描目标空间，包括：

若检测到电梯轿厢门开启，则触发扫描所述电梯轿厢空间。

6.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：

扫描模块，用于扫描目标空间，以获得由所述目标空间内的障碍物边界组成的第一包络区域；

缩小处理模块，用于在水平方向上以预设距离对所述第一包络区域进行等距缩小处理，所述预设距离根据所述机器人的转动半径确定；

控制模块，用于若对所述第一包络区域进行所述缩小处理后能够获得第二包络区域，则控制所述机器人进入所述目标空间，所述第二包络区域中包络线的相对位置关系与所述第一包络区域中包络线的相对位置关系一致。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

确定单元，用于在所述第二包络区域内确定目标位置；

控制单元，用于控制所述机器人行走至所述目标位置。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元具体用于：

在所述第二包络区域内确定任一位置，或者确定距离所述机器人最近的位置为所述目标位置。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元具体用于：

若所述第二包络区域内存在面积大于或等于机器人转动面积的区域，则根据如下规则确定所述目标位置：

所述机器人行走至所述目标位置后形成的第三包络区域的面积大于所述机器人行走至其他位置后形成的第四包络区域的面积；

其中，所述机器人转动面积由所述转动半径确定。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

检测模块，用于若检测到电梯轿厢门开启，则触发所述扫描模块扫描所述电梯轿厢空间。