CN106996989A - 一种机器人壳体碰撞检测方法 - Google Patents

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郭李浩
王坤
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/003—Kinematic accelerometers, i.e. measuring acceleration in relation to an external reference frame, e.g. Ferratis accelerometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/08—Shock-testing

Abstract

本发明提供了一种机器人壳体碰撞检测方法，对运动中的机器人壳体上的加速度传感器进行加速度信号采集，将采集到的加速度信号转化为速度变化量，根据速度变化量与预先设置的阈值比较来判断是否为机器人壳体碰撞，由于速度变化量曲线要比加速度曲线平滑的多，该方法具有较强的抗干扰能力，检测碰撞的准确性更高。

Description

一种机器人壳体碰撞检测方法
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种机器人壳体碰撞检测方法。
背景技术
随着当今社会的发展，机器人技术有了突飞猛进的发展。安防机器人作为一种特殊的巡检机器人，在小区或厂区工业园内可以实现对固定路线的完全自主巡逻，尤其在大型区域，显著提高了巡检效率，优先降低了人力成本。
目前，通常的安防巡检机器人为了满足低成本及灵活性，体积设计大都比较矮小，而且自身携带的外部环境感知传感器无法对自身近距离范围内的状况进行全方位的监测，比较容易受到外界直接接触式的碰撞破坏，如故意打击攻击等伤害。
现有已知的安防机器人在对外接碰撞打击进行检测时大多采取在机器人壳体上安装加速度计来对碰撞进行检测，其原理为通过测量机器人客体上的加速度信号，当加速度达到预定的阈值时触发警报装置，以达到对外接异常碰撞情况的检测。但由于碰撞加速度信号变化非常快，而且与机器人本身结构的震动有关，所以容易受到外界的干扰。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种机器人壳体碰撞检测方法，在现有硬件的基础上，通过对加速度传感器采集数据的优化，有效降低了外界对壳体异常碰撞检测的干扰。
一种机器人壳体碰撞检测方法，对运动中的机器人壳体上的加速度传感器进行加速度信号采集，将采集到的加速度信号转化为速度变化量，根据速度变化量与预先设置的阈值比较来判断是否为机器人壳体碰撞。
进一步地，具体检测方法如下：
步骤一：在机器人的实际工作环境中，预先设定壳体碰撞和路面颠簸这两种工况，分别对机器人壳体上的加速度传感器进行加速度信号采集；
步骤二：剔除异常的加速度信号，将剩余的加速度信号以时间为单位进行积分运算，分别得到机器人壳体碰撞速度变化量和路面颠簸速度变化量，以壳体碰撞速度变化量的最小值与路面颠簸速度变化量的最大值的平均值作为阈值；
步骤三：机器人在工作环境中实际运行时，对机器人壳体上的加速度传感器进行信号采集；
步骤四：将采集到的加速度信号以时间为单位进行积分运算，得到机器人运行过程中的实际速度变化量；
步骤五：将实际速度变化量与预先设定的阈值作比较，当实际速度变化量大于预先设定的阈值时就发出碰撞的报警信息。
有益效果：
1、本发明在现有硬件的基础上，不增加成本，通过对采集到的加速度信息进一步积分处理得到速度变化量，综合考虑加速度变化量及速度变化量，在机器人壳体被碰撞的过程中，由于速度变化量曲线要比加速度曲线平滑的多，所以该方法具有较强的抗干扰能力，检测碰撞的准确性更高。
2、本发明的方法对于一些持续时间短，变化快的信号，对加速度信号的优化同样能够起到平滑滤波的作用。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种机器人壳体碰撞检测方法，该方法先对安装于机器人壳体上的加速度传感器进行信号采集，然后对加速度信号以时间为单位进行积分运算，得到机器人碰撞过程中的速度变化量。采用该方法对机器人壳体碰撞进行实验数据采集，并对速度变化量进行分析，选取合适的阈值，当速度变化量大于预先设定的阈值时就发出碰撞的报警信息。
该方法实施首先要在实际使用场景及路况下，预先对壳体碰撞加速度传感器进行数据采集，然后对采集的传感器数据进行分析处理，分析壳体被碰撞时传感器数据，选取适当的碰撞判断阈值。
流程如图1所示，当机器人在小区或厂区工业园内对固定路线自主巡逻时，具体碰撞检测方法为：
步骤一：在机器人的实际工作环境中，沿自主巡逻的固定路线，模拟会遇到的壳体碰撞和路面颠簸这两种工况，分别对此时的机器人壳体上的加速度传感器进行加速度信号采集；
步骤二：剔除异常的加速度信号，将剩余的加速度信号以时间为单位进行积分运算，分别得到机器人壳体碰撞速度变化量和路面颠簸速度变化量，以壳体碰撞速度变化量的最小值与路面颠簸速度变化量的最大值的平均值作为阈值；
步骤三：机器人在工作环境中实际运行时，对机器人壳体上的加速度传感器进行信号采集；
步骤四：将采集到的加速度信号以时间为单位进行积分运算，得到机器人运行过程中的实际速度变化量；
步骤五：将实际速度变化量与预先设定的阈值作比较，当实际速度变化量大于预先设定的阈值时就发出碰撞的报警信息；如果小于设定阈值，则继续运行。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种机器人壳体碰撞检测方法，对运动中的机器人壳体上的加速度传感器进行加速度信号采集，其特征在于，将采集到的加速度信号转化为速度变化量，根据速度变化量与预先设置的阈值比较来判断是否为机器人壳体碰撞。
2.如权利要求1所述的机器人壳体碰撞检测方法，其特征在于，具体检测方法如下：
步骤一：在机器人的实际工作环境中，预先设定壳体碰撞和路面颠簸这两种工况，分别对机器人壳体上的加速度传感器进行加速度信号采集；
步骤二：剔除异常的加速度信号，将剩余的加速度信号以时间为单位进行积分运算，分别得到机器人壳体碰撞速度变化量和路面颠簸速度变化量，以壳体碰撞速度变化量的最小值与路面颠簸速度变化量的最大值的平均值作为阈值；
步骤三：机器人在工作环境中实际运行时，对机器人壳体上的加速度传感器进行信号采集；
步骤四：将采集到的加速度信号以时间为单位进行积分运算，得到机器人运行过程中的实际速度变化量；
步骤五：将实际速度变化量与预先设定的阈值作比较，当实际速度变化量大于预先设定的阈值时就发出碰撞的报警信息。
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