CN108196539B - 机器人避障方法、系统、可读存储介质及机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人避障方法、系统、存储介质及机器人，当在预设时间内获取至少两个第一反馈信号时，关闭机器人的超声波功能，同时控制机器人位移预设距离；当机器人完成位移预设距离的动作之后，开启超声波功能，检测在所述预设时间内获取述第一反馈信号的个数；当在预设时间内获取的第一反馈信号的个数大于1时，则重复关闭机器人的超声波功能，同时控制机器人位移预设距离的步骤。上述机器人避障方法、系统、存储介质及机器人，设定好机器人将要移动的距离，同时关闭超声波功能，然后控制机器人按预设的距离移动，使机器人在位移的过程中不发送超声波，避免了机器人在行进过程中同时接收多个反馈信号而导致多个反馈信号之间相互干涉。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人避障方法、系统、可读存储介质及机器人。
背景技术
近几年，机器人主题越来越火热，工业机器人、家庭服务机器人、玩具机器人等等各种各样的机器人也纷纷亮相各大市场。其中，家庭服务机器人以扫地机器人为主，扫地机器人以其小巧的体形，可清扫如床底、沙发低等人们很难清扫的区域，深受广大消费者的喜爱。
现有的机器人，一般设有多个超声波传感器，通过超声波的反射波，判断障碍物与机器人之间的距离，从而控制机器人的位移，进而避免机器人避开障碍物，对于超声波传感器而言，其工作原理是：超声波传感器发出一探测信号，在碰到障碍物后发送反射，此时超声波传感器接收到一反馈信号，根据探测信号和反馈信号的时间差，从而计算出障碍物与机器人之间的距离。
但是，如障碍物离机器人在行驶过程中，如果超声波一直发出探测波，前一次发射返回反射波的与下一次发送的在某个时刻相遇，即机器人会同时接收到多个反馈信号，多个反馈信号产生干涉，使超声波无法检测障碍物与机器人的距离。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种种机器人避障方法、系统、可读存储介质及机器人，以解决机器人行驶过程中同时接收多个反馈信号而产生干涉的问题。
本发明提供了一种机器人避障方法，包括：当在预设时间内获取至少两个第一反馈信号时，关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移一预设距离；当所述机器人完成位所述移预设距离的动作之后，开启所述超声波功能，同时检测在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数；当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数大于1个时，则重复所述关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离的步骤，直至所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数为1时为止。
上述机器人避障方法，其中，确定所述预设距离的方法包括：获取所述机器人与障碍物之间的距离值；将所述距离值按预设规则分为预设等分，每一所述预设等分的距离为所述预设距离。
上述机器人避障方法，其中，所述控制所述机器人位移预设距离的步骤之后，所述方法还包括：判断所述机器人与障碍物之间的当前距离是否在预设范围内；若是，则控制所述机器人继续向前位移；若否，则控制所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移。
上述机器人避障方法，其中，所述控制所述机器人位移预设距离的步骤的同时，所述方法还包括：检测在机器人前进的方向是否存在第二反馈信号；若是，则根据所述第一反馈信号和所述第二反馈信号控制所述机器人转向。
上述机器人避障方法，其中，当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是为一时，则一直开启所述超声波功能。
本发明提供的一种机器人避障系统，包括：超声波功能模块，用于获取反馈信号；行进模块，用于所述机器人行进；控制模块，用于当在预设时间内获取至少两个第一反馈信号时，关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离；还用于当所述机器人完成位移预设距离的动作之后，开启所述超声波功能，同时检测在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数，并当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是大于一时，则重复所述关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离的步骤。
上述避障系统，其中，所述控制模块还用于当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是为一时，则一直开启所述超声波功能。
上述避障系统，其中，所述避障系统还包括：距离判断模块，用于在所述控制所述机器人位移预设距离的步骤之后，判断所述机器人与障碍物之间的当前距离是否在预设范围内；若是，则通过所述控制模块控制所述机器人继续向前位移，若否，则通过所述控制模块控制所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移。
一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述的方法。
一种机器人，包括存储器、扫描器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。
上述机器人避障方法、系统、可读存储介质及机器人，当机器人在行驶过程中同时接收到两个反射信号时，则先停止位移机器人，并设定好机器人将要移动的距离，同时关闭超声波功能，然后控制机器人按预设的距离移动，使机器人在位移的过程中不发送超声波，避免了机器人在行进过程中同时接收多个反馈信号而导致多个反馈信号之间相互干涉。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的机器人避障方法的流程图；
图2为本发明第二实施例中的机器人避障方法的流程图；
图3为本发明第三实施例中的机器人系统的模块结构示意图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干个实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
随着机器人技术的发展，如扫地机器人等可自主移动机器人以其活性和智能性等特点，在人们的生产、生活中的应用来越广泛。自主移动机器人通过各种传感器系统感知外界环境和自身状态,在复杂的已知或者未知环境中自主移动并完成相应的任务。而在多种探测手段中，超声波传感器系统由于具有成本低，安装方便，不易受电磁、光线、被测对象颜色、烟雾等影响，时间信息直观等特点，对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力，因此在移动机器人领域有着广泛用。
机器人在位移的过程中，通过一定频率的发送超声波(即探测波)，当探测波接触到障碍物后，探测波发生反射(即反射波)，机器人接收反射波并根据机器人发出探测波和接收反射波的时间差、超声波的在空气中传播的速度等因素，计算出机器人与障碍物之间的距离，但是，使用超声波传感器避障，当机器人距离障碍物20-60mm以内时，因为距离的原因，在机器人移动的过程中，会同时接收到两个反射波，两个反射波之间互相干涉，使机器人无法准确的检测与障碍物之间的距离。
请参阅图1，本发明第一实施例提供的机器人避障方法，包括步骤S01至步骤S03。
步骤S01，当在预设时间内获取至少两个第一反馈信号时，关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离。
当机器人位移并靠近到障碍物60mm以内时，用为距离过近，机器人在10ms内接收到两个第一反馈信息(即反射波)，此时，机器人判定：机器人接收到的反射波存在互相干涉的现象，此时，机器人先停止位移，然后关闭超声波传感器，同时发送一位移指令控制机器人移动预设距离。在本发明的一个实施例中，确定所述预设距离的方法可以为：获取所述机器人与障碍物之间的距离值；将所述距离值按预设规则分为预设等分，每一所述预设等分的距离为所述预设距离。例如，当机器人离障碍物任意距离在预设时间内同时接收到两个第一反馈信号时，则可以这个距离分成5个等分的距离，具体的，在本实施例中，所述预设时间为10ms，则先控制机器人停止位移，然后关闭超声波传感器，同时发送一位移指令控制机器人移动一等分的距离，可以理解的，每一等分的距离不小于10mm即可，如每一等分的距离小于10mm，不仅机器人需要移动的次数更多，且机器人开始和关闭需要一定的时间，在这个时间内，机器人移动的距离接近10mm，如每一等分的距离小于10mm，机器人无法实现这个距离的位移。
在本发明的另一实施例中，所述预设规则还可以为：当机器人离障碍物任意距离在预设时间内同时接收到两个第一反馈信号时，则将这个距离分成被一个预设数值整除的等分，如，当机器人离障碍物任意距离为60mm时，则将60mm分为被10mm整除的等分，即6等分。
步骤S02，当所述机器人完成位移预设距离的动作之后，开启所述超声波功能，同时检测在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数。
步骤S03，当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数大于1个时，则重复所述关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离的步骤，直至所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数为1时为止。
当机器人位移10mm后，再次打开超声波传感器并发出探测波，并检测在10ms内机器人接收到的第一反馈信号的个数，进而识别出机器人的反射波是否还存在干涉现象，同时再次根据反射波确定障碍物与机器人之间的距离；当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是大于一时，机器人判定反射波依然存在干涉现象，则继续控制机器人位移10mm，直至机器人靠近障碍物20mm时，结束靠近障碍物的动作。
在本实施例中，当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是为一时，则一直开启所述超声波功能，具体的，当机器人在10ms内只接收到一个超声波的反射波，即表明机器人的反射波之间没有干涉的现象，则可一直开启超声波传感器，并使超声波传感器一直发射探测波，无需频繁的启停超声波传感器。
请参阅图2，本发明第二实施例提供的机器人避障方法，包括步骤S11至步骤S15：
步骤S11，当在预设时间内获取至少两个第一反馈信号时，关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离。
步骤S12，判断所述机器人与障碍物之间的当前距离是否在预设范围内。
步骤S13，若是，则控制所述机器人继续向前位移。
步骤S14，若否，则控制所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移。
可以理解的，扫地机器人需要清扫房间的各个区域，但又不能接触障碍物，所以必须与障碍物保持一个最小的距离，常见的，扫地机器人的清扫组件会延伸出机器人机身一定长度，所以当机器人离障碍物20mm以外时，依然可以完成对20mm以外的区域的清扫。当机器人与障碍物的距离小于20mm时，机器人无法正常工作，因此，需要控制机器人避开障碍物，即机器人朝远离障碍物的方向移动，在本发明的其他实施例中，所述机器人离所述障碍物的最小距离可根据机器人的功能做相应的调整。
步骤S15，当所述机器人完成位移预设距离的动作之后，开启所述超声波功能，同时检测在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数。
步骤S16，当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数大于1个时，则重复所述关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离的步骤，直至所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数为1时为止。
具体的，当所述控制所述机器人位移预设距离的步骤的同时，所述机器人可能会遇到新的障碍物，因此，在检测在控制所述机器人位移预设距离的同时，还需检测机器人前进的方向是否存在第二反馈信号；若是，则根据所述第一反馈信号和所述第二反馈信号控制所述机器人转向。当机器人在后退的过程中，如靠近一新的障碍物，则机器人在新的障碍物的一侧的超声波传感器会接收到一新的反射波(即第二反馈信号)，如检测到第二反馈信号，则什么机器人在后退的过程中会碰撞到障碍物，此时需要控制机器人及时转向，以避开新的障碍物。
具体的，机器人接收到第一反馈信号后，控制机器人往第一方向移动，当机器人接收到第二反馈信号后，控制机器人往第二方向移动，但是第一方向和第二方向是相对的，此时机器人会出现卡死的现象，在本发明的一个实施例中，当同时接收到第一反馈信号和第二反馈信号后，分别获取机器人在单独接收到第一反射信号和所述第二反射信号时，机器人的第一位移方向和第二位移方向，取所述第一位移方向和所述第二位移方向的中间值作为机器人的最终位移方，即可，通过上述方法，即使机器人避开了障碍物，又避免了机器人卡死。
请参阅图3，本发明第三实施例提供的机器人避障系统，包括：超声波功能模块10，用于获取反馈信号；行进模块20，用于所述机器人行进；控制模块30，用于当在预设时间内获取至少两个第一反馈信号时，关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离；还用于当所述机器人完成位移预设距离的动作之后，开启所述超声波功能，同时检测在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数，并当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是大于一时，则重复所述关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离的步骤。所述控制模块30还用于当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是为一时，则一直开启所述超声波功能。
在本实施例中，所述避障系统还包括：距离判断模块40，用于在所述控制所述机器人位移预设距离的步骤之后，判断所述机器人与障碍物之间的当前距离是否在预设范围内；若是，则通过所述控制模块控制所述机器人继续向前位移，若否，则通过所述控制模块控制所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移。
一种可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现实施例一和实施例二中所述的方法。
一种机器人，包括存储器、扫描器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现实施例一和实施例二中所述的方法。
上述机器人避障方法、系统、可读存储介质及机器人，当机器人在行驶过程中同时接收到两个反射信号时，则先停止位移机器人，并设定好机器人将要移动的距离，同时关闭超声波功能，然后控制机器人按预设的距离移动，使机器人在位移的过程中不发送超声波，避免了机器人在行进过程中同时接收多个反馈信号而导致多个反馈信号之间相互干涉。
本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种机器人避障方法，其特征在于，包括：
当在预设时间内获取至少两个第一反馈信号时，关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移一预设距离，所述第一反馈信号为同一障碍物的超声波反馈信号；
当所述机器人完成所述位移预设距离的动作之后，开启所述超声波功能，同时检测在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数；
当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数大于1个时，则重复所述关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离的步骤，直至所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数为1时为止。
2.根据权利要求1所述的机器人避障方法，其特征在于，所述当在预设时间内获取至少两个第一反馈信号时的步骤的同时，且在关闭机器人的超声波功能之前，所述方法还包括：
获取所述机器人与障碍物之间的距离值；
将所述距离值按预设规则分为预设等分，每一所述预设等分的距离为所述预设距离。
3.根据权利要求1所述的机器人避障方法，其特征在于，所述控制所述机器人位移预设距离的步骤的同时，所述方法还包括：
检测在机器人前进的方向是否存在第二反馈信号；
若是，则根据所述第一反馈信号和所述第二反馈信号控制所述机器人转向。
4.根据权利要求1所述的机器人避障方法，其特征在于，所述控制所述机器人位移预设距离的步骤之后，所述方法还包括：
判断所述机器人与障碍物之间的当前距离是否在预设范围内；
若是，则控制所述机器人继续向前位移；
若否，则控制所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移。
5.根据权利要求1所述的机器人避障方法，其特征在于，当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是为1时，则一直开启所述超声波功能。
6.一种机器人避障系统，其特征在于，包括：
超声波功能模块，用于获取反馈信号；
行进模块，用于所述机器人行进；
控制模块，用于当在预设时间内获取至少两个第一反馈信号时，关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离，所述第一反馈信号为同一障碍物的超声波反馈信号；还用于当所述机器人完成位移预设距离的动作之后，开启所述超声波功能，同时检测在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数，并当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是大于一时，则重复所述关闭机器人的超声波功能，同时控制所述机器人位移预设距离的步骤。
7.根据权利要求6所述的机器人避障系统，其特征在于，所述控制模块还用于当在所述预设时间内获取的所述第一反馈信号的个数是为一时，则一直开启所述超声波功能。
8.根据权利要求6所述的机器人避障系统，其特征在于，所述避障系统还包括：
距离判断模块，用于在所述控制所述机器人位移预设距离的步骤之后，判断所述机器人与障碍物之间的当前距离是否在预设范围内；若是，则通过所述控制模块控制所述机器人继续向前位移，若否，则通过所述控制模块控制所述机器人朝远离所述障碍物的方向位移。
9.一种可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1－5任一所述的方法。
10.一种机器人，包括存储器、扫描器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1－5任一所述的方法。
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