CN107238387A - 利用智能手机规划机器人行走路线的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种易于操作、路线变更方便、行走路线精准且能一次性设置完路线的利用智能手机规划机器人行走路线的方法。本发明包括以下步骤：（1）机器人周围环境地形图获取；（2）地形图尺寸标注；（3）行走路线绘制；（4）数据传输；（5）机器人对接收到的数据进行处理并指引机器人到达目的地。本发明可应用于机器人领域。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种利用智能手机规划非工业用机器人行走路线的方法。
背景技术
随着机器人逐步的进入办公、家庭、服务等场所，机器人的行走路线是一个需要解决的问题。现有技术中，存在有利用手机控制两足式机器人的系统，该系统利用手机定位两足式机器人，设置起始与终点位置，并根据位置以及不断拍照的照片，来确定下一步的位置。但这种方式需要在机器人行走过程中不断利用拍照得到的照片来判定行走路线，其数据处理冗长，加重了处理器的工作压力。又如，现有技术中公开了一种全地形仿生机器人，但该机器人的行走路线不能一次性设定，需要人工不停地指挥机器人，这加重了工作人员的劳动强度。现有技术还公开了一种机器人寻线导航的方法和装置，但该装置需要人工设定机器人行走的每一步的距离和方向，如果环境复杂，机器人很容易走错路线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种易于操作、路线变更方便、行走路线精准且能一次性设置完路线的利用智能手机规划机器人行走路线的方法。
本发明所采用的技术方案是：本发明利用智能手机规划机器人行走路线的方法，其中的智能手机为具备拍照功能和电子罗盘功能的智能手机，在智能手机上嵌入地形绘制模块，所述地形绘制模块用于绘制地形图以及在地形图上标注地形尺寸，该方法包括以下步骤：
（1）机器人周围环境地形图获取：通过智能手机拍照功能或所述地形绘制模块绘制获得机器人所处房屋内的地形图并导入到地形绘制模块内；
（2）地形图尺寸标注：在智能手机上缩放地形图至便于查看的大小，通过所述地形绘制模块在地形图上标注实际的地形特征尺寸；
（3）行走路线绘制：在智能手机上调出电子罗盘模块，并用手指在智能手机屏幕中打开的地形图图片中通过移动手指绘出机器人行走路线图；
（4）数据传输：将步骤（3）中带有电子罗盘数据的地形图发送至与该智能手机相关联的机器人上的控制器中；
（5）机器人对接收到的数据进行处理并指引机器人到达目的地：机器人的控制器将所接收到的带有电子罗盘数据的地形图根据图形特征以及标注的尺寸和机器人行走路线图，以所处房屋内的某一面墙作为参考物，设定自己的周围环境识别数据和方向数据，经过传感器的辅助判断，机器人能够自动避障自动确定行走方向，快速的抵达目的地。
上述方案可见，通过手机拍照或地形绘制的形式，一次性绘制机器人所处周围环境的格局图，通过电子罗盘的接入实现将手机上的图形尺寸与实际房屋尺寸同步，并整理发送至机器人的控制器中，机器人通过控制器的处理获得在房屋内的行走路线，通过其本身设置的传感器感知行走路线上的各种情况并以所处房屋内的某两面或一面墙作为参考物，控制机器人按指定路线行走，其易于操作，只要在前端一次性将机器人所处的周围环境的格局图绘制好并规划好路线图即可实现不间断地行走，其能够一次性设置完路线；通过以机器人所处环境中的某一面墙作为参考物，不会产生错误的线路，保证了行走路线的精准度；此外，由于采用智能手机通过拍照或地形绘制模块快速地获取机器人周围环境的格局图，与现有技术相比，其可快速地完成路线变更，针对不同的房屋环境可快速地完成路线绘制。
进一步地，所述步骤（1）中，通过智能手机拍照功能绘制获得机器人所处房屋内的地形图时，在白纸上绘制出机器人所处房屋的地形格局图，通过智能手机拍照功能对画在白纸上的地形格局图拍照得到地形图图片，将得到的地形图图片导入到所述地形绘制模块中作为机器人所处房屋内的地形图；或者，所述步骤（1）中，通过所述地形绘制模块绘制获得机器人所处房屋内的地形图时，从所述地形绘制模块中提取与机器人所处的房屋的房间布局相类似的图形块并推送入所述地形绘制模块的拼图界面中，再拼接成与机器人所处房屋的所有房间相一致的地形图。
上述方案可见，通过手机拍照获得地形图，其操作简单，方便快捷，与实际房屋布局完全匹配，保证了行走路线的精度；而采用地形绘制模块进行地形地形图绘制时，其操作方便快捷，且行走路线精准。
再进一步地，所述步骤（2）中，在地形绘制模块内进行地形特征尺寸标注时，双击智能手机屏幕上的地形图，在跳出的尺寸输入框中输入地形图中相应位置的实际尺寸并推至相应的房间地形边框上，从而完成房屋内部地形特征的尺寸标注。由此可见，通过房屋内部地形特征尺寸标注，保证了在手机上的地形图与实际房屋的格局保持一致，保证规划的机器人行走路线的精准度。
又再进一步地，所述步骤（4）中，带有电子罗盘数据的地形图通过无线方式或有线方式发送至机器人的控制器中并存储；带有电子罗盘数据的地形图通过无线方式发送至机器人的控制器的步骤中，其中的无线方式包括但不限于蓝牙传输、WiFi传输或GPRS传输。由此可见，无线传输方式可根据实际需要选择，这利用成本的控制。
再又进一步地，所述步骤（5）中，所述传感器包括但不限于微波传感器、红外传感器、超声波传感器或激光传感器。由此可见，传感器的选择同样具有多种，其可根据实际情况而定。
通过本发明所述方法，能够使机器人能够按设定的线路快速地到达设定的目的地，其易于操作，且路线变更快速，同时使机器人快速地到达设定目的地，能够节省时间和电能。
附图说明
图1是本发明中手机应用界面的示意图；
图2是本发明手机地形绘制模块界面的示意图；
图3是在地形绘制模块界面上标注尺寸的示意图；
图4是在手机上进行拼图绘制地形图的界面示意图；
图5是图4中第一种拼图方式的界面示意图；
图6是图4中第二种拼图方式的界面示意图；
图7是图4中第三种拼图方式的界面示意图；
图8是图4中第四种拼图方式的界面示意图；
图9是通过手指在手机屏幕上进行机器人线路规划的第一种界面示意图；
图10是通过手指在手机屏幕上进行机器人线路规划的第二种界面示意图；
图11是将手机界面与实际的房屋图形相比较的简易示意图；
图12是本发明的实物演示简易示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，首先要求选用的一款带拍照功能的智能手机，并且有电子罗盘功能。手机能够进行二次开发，使之可在手机中增加地形设置控件，以便能够描绘房间的大致形状。如图2所示，使用者将房屋的地形图通过观察模仿房屋地形的形状，绘制在一张白纸上，其目的是能够使图中的线条与背景有个比较强烈的反差，然后用手机将此图再以照片的形式拍照下来，或者直接用手机在房产证上将户型图拍照，便于手机进行识别处理。这种方法使用方便，一般手机也能够满足图像处理的要求。但要求使用者需要具有绘图的技能，必须有纸、笔等工具，或者有可供与拍照的房产证。如图3所示，当拍照完成后，然后双击屏幕，跳出尺寸框，填写几个与房间地形相关的关键尺寸推到需要标注的房间地形边框上，完成房屋内部地形特征的尺寸标注。如图4所示，使用者也可以直接进入手机的地形绘制模块，按动地形设置控件，进入图形拼接界面。根据每个房间的地形将对应的形状块推出，然后在对应的尺寸框内标注相关尺寸（见图5至图8），将标注完尺寸的形状按照房间的格局进行拼接，得到整个房屋的地形图。在本实施例中，地形绘制模块为包括两个界面控件，其中之一为地形拼接合成控件，另一个为地形绘制控件。与地形拼接合成控件相匹配的是图形拼接与合成软件，它类似于一款方块拼接游戏软件，将与室内地形相似的图形推入屏幕内，再用二个手指对其大小进行调整并进行拼接，最终形成与房屋内部相同的地形图。与地形绘制控件相匹配的是地形绘制输入软件，它需要将房屋产权证上面的房屋地形图或者由手工绘制的房屋内部地形图用手机摄像功能拍照成图片，然后将照片转移到地形绘制输入软件当中，作为供机器人识别的房屋内部地形图。
如图9和图10所示，图形拼接且标注尺寸完成后，还需要规划机器人行走的路线。路线的画法应该以人体能够行走的路线进行规划，比如所画线路应该从门框内通过。如果将路线画成穿墙而过，那么机器人就需要时间进行寻找合适的路径，直至能够从门框内通过为止。线路的画法应该以估计机器人所在大致的房间为起点，以机器人所要到达的房间为终点，依次而画，从而告知机器人行进的方向，减少其寻找路线的时间和电能。
如图11所示，地形图以及机器人行进的方向以及线路规划完毕后，须将手机里图形与房间的地形一致，并尽可能的平行。然后按动手机屏幕上的“完成(OK)”控件，将带有电子罗盘数据的地形图存入手机同时手机也将图片以及方位和路线的数据图片发送到机器人的控制器上。
机器人接收到图片数据后，整理出机器人所在房屋内的全部环境、路线数据，再根据每个房间的数据以及规划的线路测试线路在房间里的位置，然后以房间的一面墙或者两面墙作为参考物，按照规划的路线图与墙壁的距离作为机器人选择行走的路线。在行走的过程中，机器人通过传感器不停地检测自身与参考物也就是墙体的距离，检测自己是否严重的偏离了规定的路线。在经过门框时还需检测自己与门框两边是否留有距离，是否会碰到门框等等。机器人到达目的地附近时还需检测其自身与最少三面作为参照物的墙面之间的距离，尽可能的到达使用者想要其到达的位置，最终满足使用者的要求。
本发明方法与目前传统的包括可视图法、自由空间法、栅格法、人工势场法等方法不同。可以对非工业机器人快速地规划行走路线，使机器人能够按照规划的行走路线进行环境识别，判断行走的方向与地点。传统的路径的识别方法繁琐且行走时间长，有的规划路线还有重复，并且路线不易更改。本方法的发明正是为了解决传统方法的不足之处，只须画一张房间布局图，然后用手机拍照成照片，或者在手机上利用地形绘制模块将所在房屋内部地形图拼接出示意图型，再在手机上输入几个相关的尺寸参数，用手指在屏幕显示的照片上画出机器人需要行走的路线，点击机器人需要停止的终点定位，机器人即可在房间内按照手指画出的路线快速行走到目的地。
本发明可应用于机器人领域。
Claims (7)
1.一种利用智能手机规划机器人行走路线的方法，其中的智能手机为具备拍照功能和电子罗盘功能的智能手机，其特征在于，在智能手机上嵌入地形绘制模块，所述地形绘制模块用于绘制地形图以及在地形图上标注地形尺寸，该方法包括以下步骤：
（1）机器人周围环境地形图获取：通过智能手机拍照功能或所述地形绘制模块绘制获得机器人所处房屋内的地形图并导入到地形绘制模块内；
（2）地形图尺寸标注：在智能手机上缩放地形图至便于查看的大小，通过所述地形绘制模块在地形图上标注实际的地形特征尺寸；
（3）行走路线绘制：在智能手机上调出电子罗盘模块，并用手指在智能手机屏幕中打开的地形图图片中通过移动手指绘出机器人行走路线图；
（4）数据传输：将步骤（3）中带有电子罗盘数据的地形图发送至与该智能手机相关联的机器人上的控制器中；
（5）机器人对接收到的数据进行处理并指引机器人到达目的地：机器人的控制器将所接收到的带有电子罗盘数据的地形图根据图形特征以及标注的尺寸和机器人行走路线图，以所处房屋内的某一面墙作为参考物，设定自己的周围环境识别数据和方向数据，经过传感器的辅助判断，机器人能够自动避障自动确定行走方向，快速的抵达目的地。
2.根据权利要求1所述的利用智能手机规划机器人行走路线的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，通过智能手机拍照功能绘制获得机器人所处房屋内的地形图时，在白纸上绘制出机器人所处房屋的地形格局图，通过智能手机拍照功能对画在白纸上的地形格局图拍照得到地形图图片，将得到的地形图图片导入到所述地形绘制模块中作为机器人所处房屋内的地形图。
3.根据权利要求1所述的利用智能手机规划机器人行走路线的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，通过所述地形绘制模块绘制获得机器人所处房屋内的地形图时，从所述地形绘制模块中提取与机器人所处的房屋的房间布局相类似的图形块并推送入所述地形绘制模块的拼图界面中，再拼接成与机器人所处房屋的所有房间相一致的地形图。
4.根据权利要求1所述的利用智能手机规划机器人行走路线的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，在地形绘制模块内进行地形特征尺寸标注时，双击智能手机屏幕上的地形图，在跳出的尺寸输入框中输入地形图中相应位置的实际尺寸并推至相应的房间地形边框上，从而完成房屋内部地形特征的尺寸标注。
5.根据权利要求1所述的利用智能手机规划机器人行走路线的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，带有电子罗盘数据的地形图通过无线方式或有线方式发送至机器人的控制器中并存储。
6.根据权利要求5所述的利用智能手机规划机器人行走路线的方法，其特征在于：带有电子罗盘数据的地形图通过无线方式发送至机器人的控制器的步骤中，其中的无线方式包括但不限于蓝牙传输、WiFi传输或GPRS传输。
7.根据权利要求1所述的利用智能手机规划机器人行走路线的方法，其特征在于：所述步骤（5）中，所述传感器包括但不限于微波传感器、红外传感器、超声波传感器或激光传感器。
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