CN108983783A - 一种机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端 - Google Patents

一种机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端，包括以下步骤：获取位于机器人上的扫描装置发送来的地图；对所述地图进行图像处理以获取路径地图；在所述路径地图上标记减速行驶区域；当机器人移动至所述减速行驶区域时，控制所述机器人在正常速度的基础上减速移动；当机器人移出所述减速行驶区域时，控制所述机器人按照所述正常速度移动。本发明的机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端通过对机器人的行驶场景进行识别，在预设减速行驶区域减速行驶，从而保证机器人的运动更加智能且符合实际场景。

Description

一种机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端
技术领域
本发明涉及移动机器人的技术领域，特别是涉及一种机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端。
背景技术
随着智能机器人的飞速发展，其已逐渐深入到人类生活的方方面面。在商用机器人领域，智能机器人需要在酒店、办公楼等场景中进行移动以提供相应的服务。例如，在酒店场景下，智能机器人需要独自进出电梯、穿越过道、穿越大厅。
机器人在进出电梯、穿越过道、穿越大厅时，需要减速移动，以保证移动的平稳性，避免对周边的人或物造成不必要的伤害。然而，现有技术中机器人在移动的过程中由于无法对周边场景进行有效识别而无法进行有效的速度控制，导致存在一定的安全隐患。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端，通过对机器人的行驶场景进行识别，在预设减速行驶区域减速行驶，从而保证机器人的运动更加智能且符合实际场景。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种机器人移动速度控制方法，包括以下步骤：获取位于机器人上的扫描装置发送来的地图；对所述地图进行图像处理以获取路径地图；在所述路径地图上标记减速行驶区域；当机器人移动至所述减速行驶区域时，控制所述机器人在正常速度的基础上减速移动；当机器人移出所述减速行驶区域时，控制所述机器人按照所述正常速度移动。
于本发明一实施例中，所述路径地图带有灰度梯度；所述减速行驶区域采用特定像素值来标记。
于本发明一实施例中，根据所述机器人的规划路径，当所述机器人在所述路径地图上的路径点逼近所述减速行驶区域预设长度时，基于动态窗口算法控制所述机器人在正常速度的基础上减速，以使所述机器人按照减速速度在所述减速行驶区域移动；当所述机器人在所述路径地图上的路径点移出所述减速行驶区域时，基于动态窗口算法控制所述机器人按照所述正常速度移动。
于本发明一实施例中，所述减速行驶区域包括过道、电梯口区域、门口区域中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中，还包括针对不同类别的减速行驶区域设置不同的减速等级，基于所述减速等级在所述正常速度的基础上进行减速。
对应地，本发明提供一种机器人移动速度控制系统，包括获取模块、图像处理模块、标记模块和控制模块；
所述获取模块用于获取位于机器人上的扫描装置发送来的地图；
所述图像处理模块用于对所述地图进行图像处理以获取路径地图；
所述标记模块用于在所述路径地图上标记减速行驶区域；
所述控制模块用于当机器人移动至所述减速行驶区域时，控制所述机器人在正常速度的基础上减速移动；当机器人移出所述减速行驶区域时，控制所述机器人按照所述正常速度移动。
本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的机器人移动速度控制方法。
本发明提供一种机器人移动速度控制终端，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述机器人移动速度控制终端执行上述的机器人移动速度控制方法。
最后，本发明提供一种机器人移动速度控制系统，包括上述的机器人移动速度控制终端和扫描装置；
所述扫描装置用于获取机器人周边的地图并发送至所述机器人移动速度控制终端。
于本发明一实施例中，所述扫描装置为激光雷达扫描装置，所述地图为SLAM地图。
如上所述，本发明所述的机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端，具有以下
有益效果：
(1)通过对机器人的行驶场景进行识别，在预设减速行驶区域减速行驶；
(2)保证了机器人的运动更加智能，且符合实际场景；
(3)减速的程度可以分成不同的等级，如特慢、慢、中速等几个不同的速度梯度，也可以根据特定的场景、特定的需求定制不同的等级，灵活性高；
(4)减少了机器人移动过程中的安全隐患，极大地提升了用户体验。
附图说明
图1显示为本发明的机器人移动速度控制方法于一实施例中的流程图；
图2显示为本发明的机器人移动速度控制系统于一实施例中的结构示意图；
图3显示为本发明的机器人移动速度控制终端于一实施例中的结构示意图；
图4显示本发明的机器人移动速度控制系统于另一实施例中的结构示意图。
元件标号说明
21 获取模块
22 图像处理模块
23 标记模块
24 控制模块
31 处理器
32 存储器
41 机器人移动速度控制终端
42 扫描装置
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端通过对机器人的行驶场景进行识别，在预设减速行驶区域减速行驶，从而保证机器人的运动更加智能且符合实际场景，减少了机器人移动过程中的安全隐患，极大地提升了用户体验。
如图1所示，于一实施例中，本发明的机器人移动速度控制方法包括以下步骤：
步骤S1、获取位于机器人上的扫描装置发送来的地图。
具体地，机器人上配置有扫描装置，以获取机器人周边环境的地图。优选地，所述扫描装置采用激光雷达扫描装置，所述地图为SLAM地图。SLAM，即同时定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping)，通常是指在机器人或者其他载体上，通过对各种传感器数据进行采集和计算，生成对其自身位置姿态的定位和场景地图信息的系统。SLAM技术对于机器人或其他智能体的行动和交互能力至为关键，因为它代表了这种能力的基础：知道自己在哪里，知道周围环境如何，进而知道下一步该如何自主行动。它在自动驾驶、服务型机器人、无人机、AR/VR等领域有着广泛的应用，可以说凡是拥有一定行动能力的智能体都拥有某种形式的SLAM系统。一般来讲，SLAM系统通常都包含多种传感器和多种功能模块。而按照核心的功能模块来区分，目前常见的机器人SLAM系统一般具有两种形式：基于激光雷达的SLAM(激光SLAM)和基于视觉的SLAM(Visual SLAM或VSLAM)。
步骤S2、对所述地图进行图像处理以获取路径地图。
具体地，所述地图为一幅灰度图像，灰度级是0到255。基于该灰度图像建立以下3张表：
(1)表1
表1的长度是地图的长度，在该表中为将灰度图像中像素值大于127的坐标对应为0，像素值不大于127的坐标对应为16000。
(2)表2
表2的长度是地图的长度，该表中将灰度图像中像素值大于127的坐标对应为0，像素值不大于127的坐标对应为1860。
(3)表3
表3建立一个大小为61x 61的数组，设定：当前点(如(0,0))到中心点(61x 61)的距离x小于等于6时，设置当前点为y＝10000+(6-x)*1000；距离x大于等于30时，设置当前点为0；距离x在以上距离以外时，设置当前点为y＝5.2083*(30-x)。
然后，根据表3和表2，映射在表1上建立0到16000的三个梯度：1000到16000一个梯度，0到1000一个梯度，16000一个梯度。16000对应图像的像素值为0，16000到10000映射成图像像素值，0到10000再映射成一段图像像素值，从而形成0到255级灰度级图像，即路径图像。
步骤S3、在所述路径地图上标记减速行驶区域。
具体地，根据机器人移动场景，在上述具有灰度梯度的路径地图上标记减速行驶区域，以保证机器人的平稳移动，以及避免移动过程中带来的安全隐患。于本发明一实施例中，所述减速行驶区域包括过道、电梯口区域、门口区域中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中，将所述减速行驶区域设置为特定像素值，如100进行标记。由于所述路径图和上述的表1具有映射关系，因此，可以将图像的像素值再反向映射至所述的表1。具体地，将像素值为0的反向映射到表1为16000；像素值在127到187之间点，由函数式y＝(x-127)*100+10000，反向映射到表1为10000到16000；像素值为255的反向映射到表1为0；像素值在这些值以外的区域保留原值，从而形成梯度信息表。
步骤S4、当机器人移动至所述减速行驶区域时，控制所述机器人在正常速度的基础上减速移动；当机器人移出所述减速行驶区域时，控制所述机器人按照所述正常速度移动。
具体地，机器人依据梯度信息表的信息再结合动态窗口算法(Dynamic WindowApproach，DWA)来移动机器人。机器人最近几个路径点落到减速区域，机器人读取表1中在该处的数值，机器人提前减速。
于本发明一实施例中，根据所述机器人的规划路径，当所述机器人在所述路径地图上的路径点逼近所述减速行驶区域预设长度时，基于动态窗口算法控制所述机器人在正常速度的基础上减速，以使所述机器人按照减速速度在所述减速行驶区域移动；当所述机器人在所述路径地图上的路径点移出所述减速行驶区域时，基于动态窗口算法控制所述机器人按照所述正常速度移动。具体地，当机器人的运动时的局部路径点落在到达减速行驶区域时，机器人读取这些区域的特定的像素值，DWA函数依据这些特定的像素值来缩小运动控制的动态窗口，从而实现所述机器人的减速。当通过减速行驶区域时，机器人的局部路径点没有落在这些区域，DWA函数中的动态窗口放大到正常状态，从而实现所述机器人的正常速度移动。因此，所述机器人在到达减速行驶区域之前会提前减速，通过减速行驶区域后速度会回复到正常，从而满足实际应用场景的需求。
于本发明一实施例中，本发明的机器人移动速度控制方法还包括针对不同类别的减速行驶区域设置不同的减速等级，基于所述减速等级在所述正常速度的基础上进行减速。具体地，针对不同类型的减速行驶区域，需要设置不同等级的减速参数。例如，经过电梯门口时，需要较慢的速度，因此减速幅度要大；在大厅移动时，移动速度相对较小，因此较小的减速幅度即可。
如图2所示，于一实施例中，本发明的机器人移动速度控制系统包括获取模块21、图像处理模块22、标记模块23和控制模块24。
获取模块21用于获取位于机器人上的扫描装置发送来的地图。
具体地，机器人上配置有扫描装置，以获取机器人周边环境的地图。优选地，所述扫描装置采用激光雷达扫描装置，所述地图为SLAM地图。SLAM，即同时定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping)，通常是指在机器人或者其他载体上，通过对各种传感器数据进行采集和计算，生成对其自身位置姿态的定位和场景地图信息的系统。SLAM技术对于机器人或其他智能体的行动和交互能力至为关键，因为它代表了这种能力的基础：知道自己在哪里，知道周围环境如何，进而知道下一步该如何自主行动。它在自动驾驶、服务型机器人、无人机、AR/VR等领域有着广泛的应用，可以说凡是拥有一定行动能力的智能体都拥有某种形式的SLAM系统。一般来讲，SLAM系统通常都包含多种传感器和多种功能模块。而按照核心的功能模块来区分，目前常见的机器人SLAM系统一般具有两种形式：基于激光雷达的SLAM(激光SLAM)和基于视觉的SLAM(Visual SLAM或VSLAM)。
图像处理模块22与获取模块21相连，用于对所述地图进行图像处理以获取路径地图。
具体地，所述地图为一幅灰度图像，灰度级是0到255。基于该灰度图像建立以下3张表：
(1)表1
表1的长度是地图的长度，在该表中为将灰度图像中像素值大于127的坐标对应为0，像素值不大于127的坐标对应为16000。
(2)表2
表2的长度是地图的长度，该表中将灰度图像中像素值大于127的坐标对应为0，像素值不大于127的坐标对应为1860。
(3)表3
表3建立一个大小为61x 61的数组，设定：当前点(如(0,0))到中心点(61x 61)的距离x小于等于6时，设置当前点为y＝10000+(6-x)*1000；距离x大于等于30时，设置当前点为0；距离x在以上距离以外时，设置当前点为y＝5.2083*(30-x)。
然后，根据表3和表2，映射在表1上建立0到16000的三个梯度：1000到16000一个梯度，0到1000一个梯度，16000一个梯度。16000对应图像的像素值为0，16000到10000映射成图像像素值，0到10000再映射成一段图像像素值，从而形成0到255级灰度级图像，即路径图像。
标记模块23与图像处理模块22相连，用于在所述路径地图上标记减速行驶区域。
具体地，根据机器人移动场景，在上述具有灰度梯度的路径地图上标记减速行驶区域，以保证机器人的平稳移动，以及避免移动过程中带来的安全隐患。于本发明一实施例中，所述减速行驶区域包括过道、电梯口区域、门口区域中的一种或多种组合。
于本发明一实施例中，将所述减速行驶区域设置为特定像素值，如100进行标记。由于所述路径图和上述的表1具有映射关系，因此，可以将图像的像素值再反向映射至所述的表1。具体地，将像素值为0的反向映射到表1为16000；像素值在127到187之间点，由函数式y＝(x-127)*100+10000，反向映射到表1为10000到16000；像素值为255的反向映射到表1为0；像素值在这些值以外的区域保留原值，从而形成梯度信息表。
控制模块24与标记模块23相连，用于当机器人移动至所述减速行驶区域时，控制所述机器人在正常速度的基础上减速移动；当机器人移出所述减速行驶区域时，控制所述机器人按照所述正常速度移动。
具体地，机器人依据梯度信息表的信息再结合动态窗口算法(Dynamic WindowApproach，DWA)来移动机器人。机器人最近几个路径点落到减速区域，机器人读取表1中在该处的数值，机器人提前减速。
于本发明一实施例中，根据所述机器人的规划路径，当所述机器人在所述路径地图上的路径点逼近所述减速行驶区域预设长度时，基于动态窗口算法控制所述机器人在正常速度的基础上减速，以使所述机器人按照减速速度在所述减速行驶区域移动；当所述机器人在所述路径地图上的路径点移出所述减速行驶区域时，基于动态窗口算法控制所述机器人按照所述正常速度移动。具体地，当机器人的运动时的局部路径点落在到达减速行驶区域时，机器人读取这些区域的特定的像素值，DWA函数依据这些特定的像素值来缩小运动控制的动态窗口，从而实现所述机器人的减速。当通过减速行驶区域时，机器人的局部路径点没有落在这些区域，DWA函数中的动态窗口放大到正常状态，从而实现所述机器人的正常速度移动。因此，所述机器人在到达减速行驶区域之前会提前减速，通过减速行驶区域后速度会回复到正常，从而满足实际应用场景的需求。
于本发明一实施例中，本发明的机器人移动速度控制系统还包括等级设置模块，用于针对不同类别的减速行驶区域设置不同的减速等级，基于所述减速等级在所述正常速度的基础上进行减速。具体地，针对不同类型的减速行驶区域，需要设置不同等级的减速参数。例如，经过电梯门口时，需要较慢的速度，因此减速幅度要大；在大厅移动时，移动速度相对较小，因此较小的减速幅度即可。
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如：x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现。此外，x模块也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
本发明的存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的机器人移动速度控制方法。所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
如图3所示，于一实施例中，本发明的机器人移动速度控制终端包括：处理器31及存储器32。
所述存储器32用于存储计算机程序。
所述存储器32包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
所述处理器31与所述存储器32相连，用于执行所述存储器32存储的计算机程序，以使所述机器人移动速度控制终端执行上述的机器人移动速度控制方法。
优选地，所述处理器31可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
如图4所示，于一实施例中，本发明的机器人移动速度控制系统包括上述的机器人移动速度控制终端41和扫描装置42。所述机器人移动速度控制终端41和所述扫描装置42均设置在机器人上。
所述扫描装置42与所述机器人移动速度控制终端41相连，用于获取机器人周边的地图并发送至所述机器人移动速度控制终端41。
于本发明一实施例中，所述扫描装置42为激光雷达扫描装置，所述地图为SLAM地图。
综上所述，本发明的机器人移动速度控制方法及系统、存储介质及终端通过对机器人的行驶场景进行识别，在预设减速行驶区域减速行驶；保证了机器人的运动更加智能，且符合实际场景；减速的程度可以分成不同的等级，如特慢、慢、中速等几个不同的速度梯度，也可以根据特定的场景、特定的需求定制不同的等级，灵活性高；减少了机器人移动过程中的安全隐患，极大地提升了用户体验。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种机器人移动速度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取位于机器人上的扫描装置发送来的地图；
对所述地图进行图像处理以获取路径地图；
在所述路径地图上标记减速行驶区域；
当机器人移动至所述减速行驶区域时，控制所述机器人在正常速度的基础上减速移动；当机器人移出所述减速行驶区域时，控制所述机器人按照所述正常速度移动。
2.根据权利要求1所述的机器人移动速度控制方法，其特征在于，所述路径地图带有灰度梯度；所述减速行驶区域采用特定像素值来标记。
3.根据权利要求1所述的机器人移动速度控制方法，其特征在于，根据所述机器人的规划路径，当所述机器人在所述路径地图上的路径点逼近所述减速行驶区域预设长度时，基于动态窗口算法控制所述机器人在正常速度的基础上减速，以使所述机器人按照减速速度在所述减速行驶区域移动；当所述机器人在所述路径地图上的路径点移出所述减速行驶区域时，基于动态窗口算法控制所述机器人按照所述正常速度移动。
4.根据权利要求1所述的机器人移动速度控制方法，其特征在于，所述减速行驶区域包括过道、电梯口区域、门口区域中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的机器人移动速度控制方法，其特征在于，还包括针对不同类别的减速行驶区域设置不同的减速等级，基于所述减速等级在所述正常速度的基础上进行减速。
6.一种机器人移动速度控制系统，其特征在于，包括获取模块、图像处理模块、标记模块和控制模块；
所述获取模块用于获取位于机器人上的扫描装置发送来的地图；
所述图像处理模块用于对所述地图进行图像处理以获取路径地图；
所述标记模块用于在所述路径地图上标记减速行驶区域；
所述控制模块用于当机器人移动至所述减速行驶区域时，控制所述机器人在正常速度的基础上减速移动；当机器人移出所述减速行驶区域时，控制所述机器人按照所述正常速度移动。
7.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的机器人移动速度控制方法。
8.一种机器人移动速度控制终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述机器人移动速度控制终端执行权利要求1至5中任一项所述的机器人移动速度控制方法。
9.一种机器人移动速度控制系统，其特征在于，包括权利要求8所述的机器人移动速度控制终端和扫描装置；
所述扫描装置用于获取机器人周边的地图并发送至所述机器人移动速度控制终端。
10.根据权利要求9所述的机器人移动速度控制系统，其特征在于，所述扫描装置为激光雷达扫描装置，所述地图为SLAM地图。
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