CN107796403A - 机器人的移动方法、装置和机器人 - Google Patents
机器人的移动方法、装置和机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107796403A CN107796403A CN201711003181.3A CN201711003181A CN107796403A CN 107796403 A CN107796403 A CN 107796403A CN 201711003181 A CN201711003181 A CN 201711003181A CN 107796403 A CN107796403 A CN 107796403A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- barrier
- robot
- ultrasonic
- service object
- detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 103
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 44
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 claims 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 5
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 241000406668 Loxodonta cyclotis Species 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明揭示了一种机器人的移动方法、装置和机器人,所述方法包括以下步骤:利用障碍物探测器探测障碍物的位置;根据障碍物的位置调整移动路线以避开障碍物。本发明实施例所提供的一种机器人的移动方法,通过在移动前或移动过程中探测障碍物的位置,根据障碍物的位置调整移动路线以避开障碍物,从而实现了根据当前环境灵活调整移动路线,避免与障碍物碰撞或因障碍物挡路而停止移动。从而提高了机器人移动的灵活性和智能化水平,进而提高了服务效率和服务质量。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,特别是涉及到一种机器人的移动方法、装置和机器人。
背景技术
随着机器人技术的发展,机器人逐渐应用到日常生活领域,例如目前出现了应用于服务行业(如餐厅)的服务型机器人。现有的服务型机器人主要提供上菜服务,机器人主要在厨房窗口与餐桌之间往返移动,其移动路线是由控制人员事先设定好的。然而,当遇到比较复杂的环境时,如当机器人的移动路线上出现障碍物时,机器人就有可能与障碍物碰撞或者停止移动直到障碍物消失为止,从而影响服务效率和服务质量。
因此,如何提高服务型机器人的智能化水平,提高移动的灵活性,是当前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种机器人的移动方法、装置和机器人,旨在提高机器人移动的灵活性和智能化水平,进而提高服务效率和服务质量。
为达以上目的,本发明实施例提出一种机器人的移动方法,所述方法包括以下步骤:
利用障碍物探测器探测障碍物的位置;
根据所述障碍物的位置调整移动路线以避开所述障碍物。
可选地,所述利用障碍物探测器探测障碍物的位置的步骤之后还包括:
对准所述障碍物的位置拍摄照片;
根据所述障碍物的照片识别所述障碍物和/或定位所述障碍物。
可选地,所述障碍物探测器为超声波探测器、红外探测器或激光探测器。
可选地,当所述障碍物探测器为超声波探测器时,所述利用障碍物探测器探测障碍物的位置的步骤包括:
通过所述超声波探测器的发射单元发射超声波信号;
通过所述超声波探测器的接收单元接收超声波回波信号;
计算发射超声波信号至接收超声波回波信号的间隔时间;
根据所述间隔时间和超声波的传播速度计算机器人与障碍物的距离。
可选地,所述障碍物探测器至少包括两组,每组障碍物探测器设于所述机器人不同的纵向位置。
可选地,每组障碍物探测器至少包括两个朝向不同的障碍物探测器。
可选地,所述方法还包括:
通过基于麦克风阵列的声源定位技术获取服务对象的位置;
根据所述服务对象的位置面向所述服务对象或向所述服务对象的方向移动。
可选地,所述通过基于麦克风阵列的声源定位技术获取服务对象的位置包括:
通过麦克风阵列采集服务对象发出的声音信号;
通过所述麦克风阵列对所述声音信号进行声源定位,得到所述服务对象的位置。
可选地,所述通过所述麦克风阵列对所述声音信号进行声源定位包括:
计算出所述麦克风阵列中两个麦克风接收到所述服务对象发出的声音的时延;
根据所述时延和所述麦克风阵列中所述两个麦克风之间的距离计算出声源的位置参数,所述声源的位置参数确定所述服务对象的位置。
可选地,所述声源的位置参数包括所述声源的极坐标,以及极坐标系的极轴与直角坐标系的x轴或y轴的夹角,所述直角坐标系与所述极坐标系的原点重合。
本发明实施例同时提出一种机器人的移动装置,所述装置包括:
障碍探测模块,用于利用障碍物探测器探测障碍物的位置;
路线调整模块,用于根据所述障碍物的位置调整移动路线以避开所述障碍物。
可选地,所述装置还包括:
拍摄模块,用于对准所述障碍物的位置拍摄照片;
第一处理模块,用于根据所述障碍物的照片识别所述障碍物和/或定位所述障碍物。
可选地,当所述障碍物探测器为超声波探测器时,所述障碍探测模块包括:
信号发射单元,用于通过所述超声波探测器的发射单元发射超声波信号;
信号接收单元,用于通过所述超声波探测器的接收单元接收超声波回波信号;
时间计算单元,用于计算发射超声波信号至接收超声波回波信号的间隔时间;
距离计算单元,用于根据所述间隔时间和超声波的传播速度计算机器人与障碍物的距离。
可选地,所述装置还包括:
位置获取模块,用于通过基于麦克风阵列的声源定位技术获取服务对象的位置;
第二处理模块,用于根据所述服务对象的位置面向所述服务对象或向所述服务对象的方向移动。
可选地,所述位置获取模块包括:
采集单元,用于通过麦克风阵列采集服务对象发出的声音信号;
定位单元,用于通过所述麦克风阵列对所述声音信号进行声源定位,得到所述服务对象的位置。
可选地,所述定位单元包括:
时延计算子单元,用于计算出所述麦克风阵列中两个麦克风接收到所述声源发出的声音的时延;
位置计算子单元,用于根据所述时延和所述麦克风阵列中所述两个麦克风之间的距离计算出声源的位置参数,所述声源的位置参数确定所述服务对象的位置。
可选地,所述声源的位置参数包括所述声源的极坐标,以及极坐标系的极轴与直角坐标系的x轴或y轴的夹角,所述直角坐标系与所述极坐标系的原点重合。
本发明实施例同时提出一种机器人,其包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序,所述应用程序被配置为用于执行前述机器人的移动方法。
本发明实施例所提供的一种机器人的移动方法,通过在移动前或移动过程中探测障碍物的位置,根据障碍物的位置调整移动路线以避开障碍物,从而实现了根据当前环境灵活调整移动路线,避免与障碍物碰撞或因障碍物挡路而停止移动。从而提高了机器人移动的灵活性和智能化水平,进而提高了服务效率和服务质量。进一步通过获取服务对象的位置,自动面向服务对象或向服务对象方向移动,从而实现了自动为服务对象提供服务,无需控制人员手动发送控制指令,进一步提高了机器人的智能化水平。
附图说明
图1是本发明的机器人的移动方法第一实施例的流程图;
图2是本发明实施例中利用超声波探测器探测障碍物的位置的具体流程图;
图3是本发明的机器人的移动方法第二实施例的流程图;
图4是本发明实施例中对声源定位构造的坐标体系的示意图;
图5是本发明的机器人的移动装置第一实施例的模块示意图;
图6图5中的障碍物探测模块的模块示意图;
图7是本发明的机器人的移动装置第二实施例的模块示意图;
图8是本发明的机器人的移动装置第三实施例的模块示意图;
图9是图8中的位置获取模块的模块示意图;
图10是图9中的定位单元的模块示意图;
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
参照图1,提出本发明机器人的移动方法第一实施例,所述方法包括以下步骤:
S11、利用障碍物探测器探测障碍物的位置。
S12、根据障碍物的位置调整移动路线以避开障碍物。
步骤S11中,机器人在移动之前或移动过程中,利用障碍物探测器探测障碍物的位置。机器人可以设置一个或者多个障碍物探测器。
可选地,障碍物探测器至少包括两组,每组障碍物探测器设于机器人不同的纵向位置。不同的纵向位置即上下两个部位,上、中、下三个部位,或者沿纵向分成更多部位。例如,可以在机器人的头部(上部)和腿部(下部)分别设置两组障碍物探测器,从而可以探测到较高和较低的两种障碍物。
每组障碍物探测器至少有一个障碍物探测器,优选至少包括两个朝向不同的障碍物探测器,从而实现对障碍物更精准的定位。例如,每组包括三个障碍物探测器,三个障碍物探测器可以沿左中右直线排布,也可以呈三角形排布,每一个面向不同的方向。
所述障碍物探测器如超声波探测器、红外探测器、激光探测器等。
以障碍物探测器为超声波探测器为例,机器人利用超声波探测器探测障碍物的位置的具体流程如图2所示,包括以下步骤:
S111、通过超声波探测器的发射单元发射超声波信号。
本发明实施例中,机器人设置有超声波探测器,超声波探测器包括发射单元和接收单元。机器人通过超声波探测器的发射单元发射超声波信号。
S112、通过超声波探测器的接收单元接收超声波回波信号。
当超声波信号遇到障碍物时,则会向机器人反射超声波回波信号,机器人通过超声波探测器的接收单元接收超声波回波信号。
S113、计算发射超声波信号至接收超声波回波信号的间隔时间。
机器人计算发射单元发射超声波信号至接收单元接收到经障碍物反射回来的超声波回报信号的间隔时间。具体实施时,当发射单元发射超声波信号时启动计时器,当接收单元接收到超声波回波信号时计时器停止计时,读取计时器的计时时间则得到间隔时间。该间隔时间即超声波在机器人与障碍物之间往返所花费的时间。
S114、根据间隔时间和超声波的传播速度计算机器人与障碍物的距离。
机器人根据公式D=ct/2计算出机器人与障碍物的距离,其中D为距离,c为超声波的传播速度,t为前述间隔时间,即超声波在机器人与障碍物之间往返所花费的时间。根据二者的相对距离,机器人就能够确定障碍物的位置。
当超声波探测器包括不同朝向的多个时,根据每个超声波探测器检测到的距离以及各个超声波探测器的排布关系,就能实现对障碍物更精确的定位。
本领域技术人员可以理解,红外探测器、激光探测器与超声波探测器探测障碍物的位置的原理类似,本发明不再一一列举赘述。
进一步地,当探测到障碍物的位置后,机器人还可以对准障碍物的位置拍摄照片,并根据障碍物的照片识别障碍物和/或精确定位障碍物。从而,进一步提高障碍物的定位精度。
步骤S12中,当探测到障碍物的位置时,机器人则重新规划整个移动路线,或者更改部分移动路线(如往旁边没有障碍物的区域移动),以避开障碍物,避免与障碍物碰撞或因障碍物挡路而停止移动。从而提高了机器人移动的灵活性和智能化水平,进而提高了服务效率和服务质量。
进一步地,如图3所示,在本发明的机器人的移动方法第二实施例中,步骤S11之前还包括以下步骤:
S09、通过基于麦克风阵列的声源定位技术获取服务对象的位置。
S10、根据服务对象的位置向服务对象的方向移动。
本实施例中,机器人接收到服务对象的服务请求时,则通过基于麦克风阵列的声源定位技术获取服务对象的位置。如接收到“服务员”、“小沃”等关键名称的呼叫时,机器人则认定呼叫关键名称的顾客为服务对象。
步骤S09中,机器人通过麦克风阵列采集服务对象发出的声音信号,通过麦克风阵列对声音信号进行声源定位,得到服务对象的位置。
机器人可以通过时延法对声源进行定位:首先计算出麦克风阵列中两个麦克风接收到服务对象发出的声音的时延;然后根据时延和麦克风阵列中两个麦克风之间的距离计算出声源的位置参数,声源的位置参数则确定了服务对象的位置。实际上,这里所述的声源具体指服务对象的口部,声源的位置即服务对象的头部的位置,具体为口部的位置。
可选地,声源的位置参数包括声源的极坐标,以及极坐标系的极轴在水平面上的投影与直角坐标系的X轴或Y轴的夹角且直角坐标系与极坐标系的原点重合,极坐标包括极径r和极角θ。
如图4所示,假设麦克风阵列包括P1、P2、P3、P4共四个麦克风,且四个麦克风依次连线构成边长为L的正方形,声源为S。以正方形为基准构造直角坐标系,直角坐标系包括x、y、z轴,原点o在正方形内。从声源S向xy平面引垂线,将原点o作为极点O,将从极点O出发经过垂线与xy平面的交点的射线作为X轴,将z轴作为Y轴,构造出一个极坐标系,其中OX为极轴,OX到OS的夹角为极角θ,OS的长度为极径r,即声源S的极坐标为(r,θ)。同时,OX与x轴或y轴的夹角为从而,位置参数r、θ与则确定了声源S的位置。因此,只要计算出r、θ与就实现了对声源S的定位。
具体实施时,可以通过以下方式计算出声源S的位置参数r、θ与
首先,计算两个麦克风接收到声源发出的声音的时延:
xi(n)=ais(n-τi)+wi(n) (1)
xj(n)=ajs(n-τj)+wj(n) (2)
Rij(τ)=E[xi(n)xj(n-τ)] (3)
其中,x(n)是麦克风接收到的信号,s(n)是声源发出的信号,w(n)是背景噪声,α是声传播衰减信号(一般取1),τ是声波从声源到麦克风的传播时间,R是自相关函数,E是数学期望。根据公式(1)-(3),得到:
Rij(τ)=E[aiajs(n-τi)s(n-τj-τ)]=aiajRss(τ-(τi-τj)) (4)
根据公式(4)可知,当τ=τi-τj=τij时,Rij(τ)有最大值,求出此时的τij,即计算出两个麦克风接收到声源发出的声音的时延,即声源到达两个麦克风的时延。如图4所示,分别计算出声源S到达麦克风P1和P2的时延为τ21,到达麦克风P1和P3的时延为τ31,到达麦克风P1和P4的时延为τ41。
然后,结合图4,有以下几何方程式:
x2+y2+z2=r2 (5)
z=rsinθ (11)
其中,r1、r2、r3、r4为声源S分别与麦克风P1、P2、P3、P4的距离;r为声源S与极坐标系的极点O的距离,即极径;,θ为极坐标系中极轴OX到OS的夹角,即极角;为极坐标系的极轴OX与直角坐标系中的x轴或y轴的夹角;L为四个麦克风依次连线构成的正方形的边长,C为声音传播速度,x、y、z是声源S在直角坐标系中的位置坐标。根据公式(5)-(14),可得:
其中,r为极坐标的极径,θ为极坐标的极角,为极坐标系的极轴OX与直角坐标系的x轴或y轴的夹角,τ41、τ31、τ21为两个麦克风接收到声源发出的声音的时延,L为四个麦克风依次连线构成的正方形的边长,C为声音的传播速度。从而,根据公式(15)-(16),就能计算出声源S的位置参数r、θ与实现对声源S的定位,获取服务对象的位置。
步骤S10中,当获取了服务对象的位置后,则根据服务对象的位置自动向服务对象方向移动,当然,如果服务对象就在身边时,则无需移动,只需面向服务对象即可。从而实现了自动为服务对象提供服务,无需控制人员手动发送控制指令,进一步提高了机器人的智能化水平。
本发明实施例的机器人的移动方法,通过在移动前或移动过程中探测障碍物的位置,根据障碍物的位置调整移动路线以避开障碍物,从而实现了根据当前环境灵活调整移动路线,避免与障碍物碰撞或因障碍物挡路而停止移动。从而提高了机器人移动的灵活性和智能化水平,进而提高了服务效率和服务质量。
进一步通过获取服务对象的位置,自动面向服务对象或向服务对象方向移动,从而实现了自动为服务对象提供服务,无需控制人员手动发送控制指令,进一步提高了机器人的智能化水平。
参照图5,提出本发明的机器人的移动装置第一实施例,所述装置包括障碍探测模块10和路线调整模块20,其中:障碍探测模块10,用于利用障碍物探测器探测障碍物的位置;路线调整模块20,用于根据障碍物的位置调整移动路线以避开障碍物。
机器人在移动之前或移动过程中,障碍探测模块10利用障碍物探测器探测障碍物的位置。机器人可以设置一个或者多个障碍物探测器。
可选地,障碍物探测器至少包括两组,每组障碍物探测器设于机器人不同的纵向位置。不同的纵向位置即上下两个部位,上、中、下三个部位,或者沿纵向分成更多部位。例如,可以在机器人的头部(上部)和腿部(下部)分别设置两组障碍物探测器,从而可以探测到较高和较低的两种障碍物。
每组障碍物探测器至少有一个障碍物探测器,优选至少包括两个朝向不同的障碍物探测器,从而实现对障碍物更精准的定位。例如,每组包括三个障碍物探测器,三个障碍物探测器可以沿左中右直线排布,也可以呈三角形排布,每一个面向不同的方向。
所述障碍物探测器如超声波探测器、红外探测器、激光探测器等。
以障碍物探测器为超声波探测器为例,超声波探测器包括发射单元和接收单元,此时障碍探测模块10如图6所示,包括信号发射单元11、信号接收单元12、时间计算单元13和距离计算单元14,其中:信号发射单元11,用于通过超声波探测器的发射单元发射超声波信号;信号接收单元12,用于通过超声波探测器的接收单元接收超声波回波信号;时间计算单元13,用于计算发射超声波信号至接收超声波回波信号的间隔时间;距离计算单元14,用于根据间隔时间和超声波的传播速度计算机器人与障碍物的距离。
具体实施时,当发射单元发射超声波信号时时间计算单元13启动计时器,当接收单元接收到超声波回波信号时时间计算单元13控制计时器停止计时,并读取计时器的计时时间则得到间隔时间。该间隔时间即超声波在机器人与障碍物之间往返所花费的时间。
距离计算单元14根据公式D=ct/2计算出机器人与障碍物的距离,其中D为距离,c为超声波的传播速度,t为前述间隔时间,即超声波在机器人与障碍物之间往返所花费的时间。根据二者的相对距离,障碍物探测器就能够确定障碍物的位置。
当超声波探测器包括不同朝向的多个时,障碍物探测器根据每个超声波探测器检测到的距离以及各个超声波探测器的排布关系,就能实现对障碍物更精确的定位。
本领域技术人员可以理解,红外探测器、激光探测器与超声波探测器探测障碍物的位置的原理类似,本发明不再一一列举赘述。
当探测到障碍物的位置时,路线调整模块20则重新规划整个移动路线,或者更改部分移动路线(如往旁边没有障碍物的区域移动),以避开障碍物,避免与障碍物碰撞或因障碍物挡路而停止移动。从而提高了机器人移动的灵活性和智能化水平,进而提高了服务效率和服务质量。
进一步地,如图7所示,在本发明机器人的移动装置第二实施例中,该装置还包括拍摄模块30和第一处理模块40,其中:拍摄模块30,用于当探测到障碍物的位置时,对准障碍物的位置拍摄照片;第一处理模块40,用于根据障碍物的照片识别障碍物和/或精确定位障碍物。从而,进一步提高障碍物的定位精度。
进一步地,如图8所示,在本发明机器人的移动装置第三实施例中,该装置还包括位置获取模块50和第二处理器模块,其中:位置获取模块50,用于通过基于麦克风阵列的声源定位技术获取服务对象的位置;第二处理模块60,用于根据服务对象的位置面向服务对象或向服务对象的方向移动。
本实施例中,位置获取模块50接收到服务对象的服务请求时,则通过基于麦克风阵列的声源定位技术获取服务对象的位置。如接收到“服务员”、“小沃”等关键名称的呼叫时,位置获取模块50则认定呼叫关键名称的顾客为服务对象。
如图9所示,位置获取模块50包括采集单元51和定位单元52,其中:采集单元51,用于通过麦克风阵列采集服务对象发出的声音信号;定位单元52,用于通过麦克风阵列对声音信号进行声源定位,得到服务对象的位置。
定位单元52可以通过时延法对声源进行定位,此时,定位单元52如图10所示,包括时延计算子单元521和位置计算子单元522,其中:时延计算子单元521,用于计算出麦克风阵列中两个麦克风接收到声源发出的声音的时延;位置计算子单元522,用于根据时延和所述麦克风阵列中两个麦克风之间的距离计算出声源的位置参数,声源的位置参数确定服务对象的位置。实际上,这里所述的声源具体指服务对象的口部,声源的位置即服务对象的头部的位置,具体为口部的位置。
可选地,声源的位置参数包括声源的极坐标,以及极坐标系的极轴在水平面上的投影与直角坐标系的X轴或Y轴的夹角且直角坐标系与极坐标系的原点重合,极坐标包括极径r和极角θ。
如图4所示,假设麦克风阵列包括P1、P2、P3、P4共四个麦克风,且四个麦克风依次连线构成边长为L的正方形,声源为S。以正方形为基准构造直角坐标系,直角坐标系包括x、y、z轴,原点o在正方形内。从声源S向xy平面引垂线,将原点o作为极点O,将从极点O出发经过垂线与xy平面的交点的射线作为X轴,将z轴作为Y轴,构造出一个极坐标系,其中OX为极轴,OX到OS的夹角为极角θ,OS的长度为极径r,即声源S的极坐标为(r,θ)。同时,OX与x轴或y轴的夹角为从而,位置参数r、θ与则确定了声源S的位置。因此,只要计算出r、θ与就实现了对声源S的定位。
具体实施时,定位单元52可以通过以下方式计算出声源S的位置参数r、θ与
首先,计算两个麦克风接收到声源发出的声音的时延:
xi(n)=ais(n-τi)+wi(n) (1)
xj(n)=ajs(n-τj)+wj(n) (2)
Rij(τ)=E[xi(n)xj(n-τ)] (3)
其中,x(n)是麦克风接收到的信号,s(n)是声源发出的信号,w(n)是背景噪声,α是声传播衰减信号(一般取1),τ是声波从声源到麦克风的传播时间,R是自相关函数,E是数学期望。根据公式(1)-(3),得到:
Rij(τ)=E[aiajs(n-τi)s(n-τj-τ)]=aiajRss(τ-(τi-τj)) (4)
根据公式(4)可知,当τ=τi-τj=τij时,Rij(τ)有最大值,时延计算子单元521求出此时的τij,即计算出两个麦克风接收到声源发出的声音的时延,即声源到达两个麦克风的时延。如图4所示,时延计算子单元521分别计算出声源S到达麦克风P1和P2的时延为τ21,到达麦克风P1和P3的时延为τ31,到达麦克风P1和P4的时延为τ41。
然后,结合图4,有以下几何方程式:
x2+y2+z2=r2 (5)
z=rsinθ (11)
其中,r1、r2、r3、r4为声源S分别与麦克风P1、P2、P3、P4的距离;r为声源S与极坐标系的极点O的距离,即极径;,θ为极坐标系中极轴OX到OS的夹角,即极角;为极坐标系的极轴OX与直角坐标系中的x轴或y轴的夹角;L为四个麦克风依次连线构成的正方形的边长,C为声音传播速度,x、y、z是声源S在直角坐标系中的位置坐标。根据公式(5)-(14),可得:
其中,r为极坐标的极径,θ为极坐标的极角,为极坐标系的极轴OX与直角坐标系的x轴或y轴的夹角,τ41、τ31、τ21为两个麦克风接收到声源发出的声音的时延,L为四个麦克风依次连线构成的正方形的边长,C为声音的传播速度。从而,位置计算子单元522根据公式(15)-(16),就能计算出声源S的位置参数r、θ与实现对声源S的定位,获取服务对象的位置。
当获取了服务对象的位置后,第二处理模块60则根据服务对象的位置控制机器人自动向服务对象方向移动,当然,如果服务对象就在身边时,则无需移动,只需转动机器人的头部或身体面向服务对象即可。从而实现了自动为服务对象提供服务,无需控制人员发送控制指令,进一步提高了机器人的智能化水平。
在其它实施例中,也可以省略图8中的拍摄模块30和第一处理模块40,形成新的实施例。
本发明实施例的机器人的移动装置,通过在移动前或移动过程中探测障碍物的位置,根据障碍物的位置调整移动路线以避开障碍物,从而实现了根据当前环境灵活调整移动路线,避免与障碍物碰撞或因障碍物挡路而停止移动。从而提高了机器人移动的灵活性和智能化水平,进而提高了服务效率和服务质量。
进一步通过获取服务对象的位置,自动面向服务对象或向服务对象方向移动,从而实现了自动为服务对象提供服务,无需控制人员手动发送控制指令,进一步提高了机器人的智能化水平。
本发明同时提出一种机器人,其包括存储器、处理器和至少一个被存储在存储器中并被配置为由处理器执行的应用程序,所述应用程序被配置为用于执行机器人的移动方法。所述机器人的移动方法包括以下步骤:利用障碍物探测器探测障碍物的位置,根据障碍物的位置调整移动路线以避开障碍物。本实施例中所描述的机器人的移动方法为本发明中上述实施例所涉及的机器人的移动方法,在此不再赘述。
本领域技术人员可以理解,本发明包括涉及用于执行本申请中所述操作中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造,或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序,这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如,计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中,所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory,只读存储器)、RAM(Random Access Memory,随机存储器)、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory,可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory,电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是,可读介质包括由设备(例如,计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
本技术领域技术人员可以理解,可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流图中的框的组合。本技术领域技术人员可以理解,可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专业计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来实现,从而通过计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来执行本发明公开的结构图和/或框图和/或流图的框或多个框中指定的方案。
本技术领域技术人员可以理解,本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地,具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地,现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种机器人的移动方法,其特征在于,包括以下步骤:
利用障碍物探测器探测障碍物的位置;
根据所述障碍物的位置调整移动路线以避开所述障碍物。
2.根据权利要求1所述的机器人的移动方法,其特征在于,所述利用障碍物探测器探测障碍物的位置的步骤之后还包括:
对准所述障碍物的位置拍摄照片;
根据所述障碍物的照片识别所述障碍物和/或定位所述障碍物。
3.根据权利要求1所述的机器人的移动方法,其特征在于,所述障碍物探测器为超声波探测器,所述利用障碍物探测器探测障碍物的位置的步骤包括:
通过所述超声波探测器的发射单元发射超声波信号;
通过所述超声波探测器的接收单元接收超声波回波信号;
计算发射超声波信号至接收超声波回波信号的间隔时间;
根据所述间隔时间和超声波的传播速度计算机器人与障碍物的距离。
4.根据权利要求1-3任一项所述的机器人的移动方法,其特征在于,所述方法还包括:
通过基于麦克风阵列的声源定位技术获取服务对象的位置;
根据所述服务对象的位置面向所述服务对象或向所述服务对象的方向移动。
5.根据权利要求4所述的机器人的移动方法,其特征在于,所述通过基于麦克风阵列的声源定位技术获取服务对象的位置包括:
通过麦克风阵列采集服务对象发出的声音信号;
通过所述麦克风阵列对所述声音信号进行声源定位,得到所述服务对象的位置。
6.根据权利要求5所述的机器人的移动方法,其特征在于,所述通过所述麦克风阵列对所述声音信号进行声源定位包括:
计算出所述麦克风阵列中两个麦克风接收到所述服务对象发出的声音的时延;
根据所述时延和所述麦克风阵列中所述两个麦克风之间的距离计算出声源的位置参数,所述声源的位置参数确定所述服务对象的位置。
7.一种机器人的移动装置,其特征在于,包括:
障碍探测模块,用于利用障碍物探测器探测障碍物的位置;
路线调整模块,用于根据所述障碍物的位置调整移动路线以避开所述障碍物。
8.根据权利要求7所述的机器人的移动装置,其特征在于,所述装置还包括:
拍摄模块,用于对准所述障碍物的位置拍摄照片;
第一处理模块,用于根据所述障碍物的照片识别所述障碍物和/或定位所述障碍物。
9.根据权利要求7所述的机器人的移动装置,其特征在于,所述障碍物探测器为超声波探测器,所述障碍探测模块包括:
信号发射单元,用于通过所述超声波探测器的发射单元发射超声波信号;
信号接收单元,用于通过所述超声波探测器的接收单元接收超声波回波信号;
时间计算单元,用于计算发射超声波信号至接收超声波回波信号的间隔时间;
距离计算单元,用于根据所述间隔时间和超声波的传播速度计算机器人与障碍物的距离。
10.一种机器人,包括存储器、处理器和至少一个被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行的应用程序,其特征在于,所述应用程序被配置为用于执行权利要求1至6任一项所述的机器人的移动方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711003181.3A CN107796403A (zh) | 2017-10-24 | 2017-10-24 | 机器人的移动方法、装置和机器人 |
PCT/CN2017/109185 WO2019080156A1 (zh) | 2017-10-24 | 2017-11-02 | 机器人的移动方法、装置和机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711003181.3A CN107796403A (zh) | 2017-10-24 | 2017-10-24 | 机器人的移动方法、装置和机器人 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107796403A true CN107796403A (zh) | 2018-03-13 |
Family
ID=61534341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711003181.3A Pending CN107796403A (zh) | 2017-10-24 | 2017-10-24 | 机器人的移动方法、装置和机器人 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107796403A (zh) |
WO (1) | WO2019080156A1 (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108682064A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-10-19 | 广东汇泰龙科技有限公司 | 一种基于语音识别和人脸识别的开锁方法及系统 |
CN109343524A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-02-15 | 深圳蓝胖子机器人有限公司 | 一种机器人、机器人集群及其控制方法 |
WO2019218437A1 (zh) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | 深圳市沃特沃德股份有限公司 | 一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法及其系统 |
CN113110481A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-13 | 上海智蕙林医疗科技有限公司 | 一种应急避让实现方法、系统、机器人和存储介质 |
CN113190005A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-07-30 | 江苏戎晟安防科技有限公司 | 一种模块化小型侦察机器人 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105094136A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-11-25 | 桂林电子科技大学 | 自适应麦克风阵列的声音定位救援机器人及其使用方法 |
CN106598046A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-04-26 | 北京智能管家科技有限公司 | 机器人躲避控制方法和装置 |
CN106863305A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-20 | 赵博皓 | 一种扫地机器人房间地图创建方法及装置 |
CN107045308A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-08-15 | 南京华设科技股份有限公司 | 智能互动服务机器人 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105607042A (zh) * | 2014-11-19 | 2016-05-25 | 北京航天长峰科技工业集团有限公司 | 用麦克风阵列时延估计定位声源的方法 |
CN104503450B (zh) * | 2014-11-27 | 2016-12-07 | 中国人民解放军防化学院 | 实现智能化越障的服务机器人 |
CN106041879B (zh) * | 2016-06-30 | 2019-08-09 | 广州映博智能科技有限公司 | 智能避障机器人 |
CN106681330A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-05-17 | 北京航空航天大学 | 基于多传感器数据融合的机器人导航方法及装置 |
-
2017
- 2017-10-24 CN CN201711003181.3A patent/CN107796403A/zh active Pending
- 2017-11-02 WO PCT/CN2017/109185 patent/WO2019080156A1/zh active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105094136A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-11-25 | 桂林电子科技大学 | 自适应麦克风阵列的声音定位救援机器人及其使用方法 |
CN106598046A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-04-26 | 北京智能管家科技有限公司 | 机器人躲避控制方法和装置 |
CN106863305A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-20 | 赵博皓 | 一种扫地机器人房间地图创建方法及装置 |
CN107045308A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-08-15 | 南京华设科技股份有限公司 | 智能互动服务机器人 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
李焕: "麦克风阵列声源定位系统的研究", 《电子测试》 * |
邱天爽: "时间延迟估计的基本原理和方法", 《海洋技术》 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108682064A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-10-19 | 广东汇泰龙科技有限公司 | 一种基于语音识别和人脸识别的开锁方法及系统 |
WO2019218437A1 (zh) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | 深圳市沃特沃德股份有限公司 | 一种基于智能音响辅助扫地机清扫的方法及其系统 |
CN109343524A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-02-15 | 深圳蓝胖子机器人有限公司 | 一种机器人、机器人集群及其控制方法 |
CN113110481A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-13 | 上海智蕙林医疗科技有限公司 | 一种应急避让实现方法、系统、机器人和存储介质 |
CN113110481B (zh) * | 2021-04-26 | 2024-02-06 | 上海智蕙林医疗科技有限公司 | 一种应急避让实现方法、系统、机器人和存储介质 |
CN113190005A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-07-30 | 江苏戎晟安防科技有限公司 | 一种模块化小型侦察机器人 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019080156A1 (zh) | 2019-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107796403A (zh) | 机器人的移动方法、装置和机器人 | |
Schillebeeckx et al. | Biomimetic sonar: Binaural 3D localization using artificial bat pinnae | |
CN106405500B (zh) | 智能机器人跟随方法、跟随系统及用于跟随的发射装置 | |
CN106226772B (zh) | 一种基于超声波传感器的运动物体识别方法 | |
CN109212540A (zh) | 基于激光雷达系统的测距方法、装置及可读存储介质 | |
US10416305B2 (en) | Positioning device and positioning method | |
US20060221769A1 (en) | Object position estimation system, apparatus and method | |
CN105044676A (zh) | 一种基于能量的声源定位方法 | |
CN107526085B (zh) | 超声波阵列测距建模的方法及其系统 | |
KR20070019987A (ko) | 물체의 위치추정 | |
CN103797821A (zh) | 使用直接声的到达时间差确定 | |
JPH09511060A (ja) | 自律した装置のために障害物を感知する方法及び装置 | |
CN1952684A (zh) | 利用麦克风定位声源的方法和装置 | |
CN105283775A (zh) | 移动机器人以及音源位置推定系统 | |
JP2014501931A5 (zh) | ||
CN109541546A (zh) | 一种基于tdoa的水下长基线声学定位方法 | |
CN202649936U (zh) | 电子笔和使用该电子笔的投影系统 | |
CN110044357A (zh) | 一种室内高精度三维无线定位方法 | |
CN105445743A (zh) | 一种超声导盲系统及其实现方法 | |
JP6914647B2 (ja) | 位置推定装置、位置推定プログラム及び位置推定方法 | |
CN107356902B (zh) | 一种WiFi定位指纹数据自动采集方法 | |
CN105738905A (zh) | 一种减少盲区的室内定位系统及方法 | |
CN111257834A (zh) | 声波接收装置、声波发射装置及声波定位系统 | |
CN111289947B (zh) | 信息处理方法、装置以及设备 | |
Carmena et al. | The use of Doppler in Sonar-based mobile robot navigation: inspirations from biology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180313 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |