CN109000703B - 自动参数标定方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了自动参数标定方法与系统，其中自动参数标定方法包括：将扫地机器人放置在指定位置，该指定位置相对测距装置设置，扫地机器人的测距传感器正对所述测距装置的测距挡板，该方法包括步骤：接收测距装置发送的所述测距传感器与测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的测距传感器与所述测距挡板的测量距离；根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距传感器的参数。

Description

自动参数标定方法与系统

技术领域

本发明涉及到参数标定领域，特别是涉及自动参数标定方法与系统。

背景技术

随着科技的进步尤其是人工智能技术的发展，自动化设备得到了广泛的应用。例如家庭服务机器人为例，近几年已经占据了越来越大的市场。

这些自动化设备大多都会在机器周围安装一些测量传感器，如红外、超声等，用于对机器人周围的环境进行主动感知。然而，在生产过程中，对于不同批次的传感器，其阈值或参数存在一定的差别；另外若是替换元器件，其阈值或参数也会存在差异，每次都进行人工测试与修改比较麻烦。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种自动参数标定方法与系统。

本发明提供一种自动参数标定方法，将扫地机器人放置在指定位置，该指定位置相对测距装置设置，扫地机器人的测距传感器正对所述测距装置的测距挡板，该方法包括步骤：

接收所述测距装置发送的所述测距传感器与所述测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的所述测距传感器与所述测距挡板的测量距离；

根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距传感器的参数。

进一步地，其采用所述测距挡板设置多个真实距离，在根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距传感器的参数的步骤之后还包括：

多次调整所述测距装置的测距挡板与所述传感器的相对位置，并分别获取每一次调整后的所述测距挡板与所述传感器的真实距离和测量距离；

根据每一次调整所获取的真实距离和测量距离，获取多个测距传感器的参数；

将所述多个测距传感器的参数进行平均计算，得到所述测距传感器的最终参数。

进一步地，所述扫地机器人包括多个所述测距传感器，每一个测距传感器对应设置有一个所述测距装置，所述方法还包括：

依次或同时对多个所述测距传感器的参数进行标定。

进一步地，在所述接收所述测距装置发送的所述测距传感器与所述测距挡板的真实距离的步骤之前还包括：

判断所述扫地机器人与所述测距装置是否连接；

若否则报警；

若是则开始标定。

进一步地，所述方法还包括：

若检测到所述测量距离为异常数据，则判定所述测距传感器不合格，并进行报警。

本发明提供一种自动参数标定方法，将扫地机器人放置在指定位置，该指定位置相对测距装置设置，扫地机器人的测距传感器正对所述测距装置的测距挡板，所述系统包括：

接收获取模块，用于接收所述测距装置发送的所述测距传感器与所述测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的所述测距传感器与所述测距挡板的测量距离；

标定模块，用于根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距模块的参数。

进一步地，其采用所述测距挡板设置多个真实距离；所述系统还包括：

调整获取模块，用于多次调整所述测距装置的测距挡板与所述传感器的相对位置，并分别获取每一次调整后的所述测距挡板与所述传感器的真实距离和测量距离；

分别获取模块，用于根据每一次调整后的真实距离和测量距离，获取多个测距传感器的参数；

平均计算模块，用于将所述多个测距传感器的参数进行平均计算，得到所述测距传感器的最终参数。

进一步地，所述扫地机器人包括多个所述测距传感器，每一个测距传感器对应设置有一个所述测距装置，所述系统还包括：

控制模块，用于依次或同时对多个所述测距传感器的参数进行标定。

进一步地，还包括：

判断模块，用于判断所述扫地机器人与所述测距装置是否连接；

第一报警模块，用于当所述判断模块的判断结果为否时，生成报警命令。

进一步地，还包括：

第二报警模块，用于若检测到所述测量距离为异常数据，则判定所述测距传感器不合格，并进行报警。

本发明提供的一种自动参数标定方法与系统，可以自动检测元器件是否不良，可提高生产效率，减少因元器件批次不同带来的风险，增强产品的稳定性。由于采用自动化操作，避免了人为操作带来的误差与错误；标定、计算功能可由被标定对象完成，从而减少系统的复杂性；对多个真实距离进行测距、标定、计算，避免了数据采集的匮乏而使参数标定不准确；对多个传感器对多个真实距离进行测距、标定、计算，可集中系统地完成参数的优化标定，避免了仅少数传感器在少数预定距离具有最优的工作环境，从而能使得所有传感器在最佳参数的工作环境下运作，提高了精度、准度、灵敏度。

附图说明

图1本发明一实施例的自动参数标定方法的流程示意图；

图2本发明另一实施例的自动参数标定方法的流程示意图；

图3本发明一实施例的自动参数标定系统的结构示意框图；

图4本发明另一实施例的自动参数标定系统的结构示意框图；

图5本发明的自动标定装置的结构示意图；

图6本发明的距离检测装置的结构示意图；

其中，各标号意义如下：机器人放置区域1；距离检测装置2；距离检测区域3；挡板4；电机5；导轨6。

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。

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。

实施方式1：

参照图1，本发明提供的自动参数标定方法包括：将扫地机器人放置在指定位置，该指定位置相对测距装置设置，扫地机器人的测距传感器正对所述测距装置的测距挡板，该方法包括步骤：

接收测距装置发送的所述测距传感器与测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的测距传感器与所述测距挡板的测量距离；

根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距传感器的参数。

本实施例所指测距传感器可为任何可对距离或位置进行测量或定位的传感器，包括且不限于红外、超声、激光传感器，本领域技术人员应当了解，任何可用于测距的传感器均落于本申请的保护范围。参数为能影响传感器测量结果的参数，例如阈值电压、电流等。标定参数是指调整参数使真实距离和测量距离匹配。

如图1所示，进行步骤S10，接收测距装置发送的所述测距传感器与测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的测距传感器与所述测距挡板的测量距离。其中真实距离可以由任意方法、装置设定，本实施例中采用自动标定装置进行设定。

如图5所示的自动标定装置，其包括位于中心的机器人放置区域1，以及可围绕机器人放置区域360度设置的测距装置2(即距离检测装置2)。其中外围的距离检测区域3中的若干距离检测装置2，具体放置方位根据具体机器人的形状以及传感器安装位置进行调整。其中机器人放置区域用于放置被标定的机器人，并且与机器人数据连接(未图示)，数据连接的方式包括但不限于串口、以太网或者蓝牙、红外、Wi-Fi等方式。距离检测装置不仅能设定预定距离，还能将设定的预定距离信息传输给自动标定装置与机器人。

如图6所示的距离检测装置2，其包括电机5、挡板4与导轨6。挡板4用于模拟机器人工作的环境，其材料根据传感器检测的标准进行选择或配置，因此挡板4为可拆卸设置。例如对于扫地机器人而言，传感器检测的对象可能为墙(装修材料)、木板、钢铁等，由于针对的对象不同，传感器检测的结果也不同，因此在测试时需要相应地选择挡板的材料为墙(装修材料)、木板、钢铁。挡板可以旋转，以与机器人的传感器的测量方向保持特定角度。这是为了模拟实际过程中机器人的传感器的测量方向会与被测对象具有一定的角度，进而保证测量的精准。进一步，挡板4前面与后面、上面与下面、左或右的材料可以不同，此时仅需旋转挡板或升降挡板，即可实现更换材料的目的。

挡板4下部固定导轨6中，由电机5控制沿着导轨方向进行移动。此外，可以在导轨上设置多个接触开关(未图示)，当挡板4到开关处时触发接触开关，进而传递距离信息给自动标定装置与机器人。更进一步地，也可以使用高精度的电机控制挡板移动，从而直接计算出距离，进而传递距离信息给自动标定装置与机器人。

如图1所示，进行步骤S20，根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距传感器的参数。参数为能影响传感器测量结果的参数，例如阈值电压、电流等。在本实施例中，标定的过程由机器人完成，但可选地，匹配的过程也可由自动标定装置完成。

此外，在步骤S10接收测距装置发送的所述测距传感器与测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的测距传感器与所述测距挡板的测量距离之前，还可以采用步骤“判断所述扫地机器人与所述测距装置是否连接；若否则报警；若是则开始标定”。该步骤保证被标定对象与自动参数标定装置连接，进一步保证测量结果有效。

进一步地，本实施方式还可以包括“若检测到所述测量距离为异常数据，则判定所述测距传感器不合格，并进行报警”的步骤。该步骤可在标定机器人的同时对机器人进行质检，及时更换不合格传感器，从而保证机器人正常工作。

实施方式2：

如图2所示，本发明提供的自动参数标定方法的一实施方式与实施方式1相比，采用测距挡板设置多个真实距离，在根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距传感器的参数的步骤之后还包括：

S30，多次调整所述测距装置的测距挡板与所述传感器的相对位置，并分别获取每一次调整后的所述测距挡板与所述传感器的真实距离和测量距离；

S40，根据每一次调整所获取的真实距离和测量距离，获取多个测距传感器的参数；

S50，将所述多个测距传感器的参数进行平均计算，得到所述测距传感器的最终参数。

平均计算采用任一可行算法，包括且不限于算数平均值、加权平均值算法。

本实施例更对多个真实距离进行测距，可集中系统地完成参数的优化标定，避免了仅少在少数预定距离具有最优的工作环境，从而能使得传感器在最佳参数的工作环境下运作，提高了精度、准度、灵敏度。

此外，在步骤S10接收测距装置发送的所述测距传感器与测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的测距传感器与所述测距挡板的测量距离之前，还可以采用步骤“判断所述扫地机器人与所述测距装置是否连接；若否则报警；若是则开始标定”。该步骤保证被标定对象与自动参数标定装置连接，进一步保证测量结果有效。

进一步地，本实施方式还可以包括“若检测到所述测量距离为异常数据，则判定所述测距传感器不合格，并进行报警”的步骤。该步骤可在标定机器人的同时对机器人进行质检，及时更换不合格传感器，从而保证机器人正常工作。

实施方式3：

本发明提供的自动参数标定方法的一实施方式(未图示)与实施方式1、2相比，扫地机器人包括多个所述测距传感器，每一个测距传感器对应设置有一个所述测距装置，依次或同时对多个所述测距传感器的参数进行标定。

在此实施方式中，可分步也可同时采用多个测距传感器对多个真实距离进行测距、标定、计算，可集中系统地完成参数的优化标定，避免了仅少数传感器在少数预定距离具有最优的工作环境，从而能使得所有传感器在最佳参数的工作环境下运作，提高了精度、准度、灵敏度。

综上，本发明提供的一种自动参数标定方法，可以自动检测元器件是否不良，可提高生产效率，减少因元器件批次不同带来的风险，增强产品的稳定性。由于采用自动化操作，避免了人为操作带来的误差与错误；标定、计算功能可由被标定对象完成，从而减少系统的复杂性；对多个真实距离进行测距、标定、计算，避免了数据采集的匮乏而使参数标定不准确；对多个传感器对多个真实距离进行测距、标定、计算，可集中系统地完成参数的优化标定，避免了仅少数传感器在少数预定距离具有最优的工作环境，从而能使得所有传感器在最佳参数的工作环境下运作，提高了精度、准度、灵敏度。

实施方式4：

参照图3，本发明提供的自动参数标定系统的一种实施方式包括：将扫地机器人放置在指定位置，该指定位置相对测距装置设置，扫地机器人的测距传感器正对所述测距装置的测距挡板，所述系统包括：

接收获取模块，用于接收测距装置发送的所述测距传感器与测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的测距传感器与所述测距挡板的测量距离；

标定模块，用于根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距模块的参数。

本实施例所指测距传感器可为任何可对距离或位置进行测量或定位的传感器，包括且不限于红外、超声、激光传感器，本领域技术人员应当了解，任何可用于测距的传感器均落于本申请的保护范围。参数为能影响传感器测量结果的参数，例如阈值电压、电流等。标定参数是指使调整参数使真实距离和测量距离匹配。

如图3所示，自动参数标定系统100包括：

接收获取模块10，用于接收测距装置发送的所述测距传感器与测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的测距传感器与所述测距挡板的测量距离；

标定模块20，用于根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距模块的参数。

其中，所述测距传感器与测距挡板的真实距离可以采用如图6所示的距离检测装置设置。距离检测装置2，其包括电机5、挡板4与导轨6。挡板4用于模拟机器人工作的环境，其材料根据传感器检测的标准进行选择或配置，因此挡板4为可拆卸设置。例如对于扫地机器人而言，传感器检测的对象可能为墙(装修材料)、木板、钢铁等，由于针对的对象不同，传感器检测的结果也不同，因此在测试时需要相应地选择挡板的材料为墙(装修材料)、木板、钢铁。挡板可以旋转，以与机器人的传感器的测量方向保持特定角度。这是为了模拟实际过程中机器人的传感器的测量方向会与被测对象具有一定的角度，进而保证测量的精准。进一步，挡板4前面与后面、上面与下面、左或右的材料可以不同，此时仅需旋转挡板或升降挡板，即可实现更换材料的目的。

挡板下部固定导轨中，由电机控制沿着导轨方向进行移动。此外，可以在导轨上设置多个接触开关(未图示)，当挡板到开关处时触发接触开关，进而传递距离信息给自动标定装置与机器人。更进一步地，也可以使用高精度的电机控制挡板移动，从而直接计算出距离，进而传递距离信息给自动标定装置与机器人。

测距装置包括传感器，其逐一或同时利用多个传感器对多个预定距离进行测距。

接收获取模块10，用于接收测距装置发送的所述测距传感器与测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的测距传感器与所述测距挡板的测量距离；

标定模块20，用于根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距模块的参数。参数为能影响传感器测量结果的参数，例如阈值电压、电流等。标定参数是指使调整参数使真实距离和测量距离匹配。

此外，还可以包括判断模块与第一报警模块(未图示)，判断模块，用于判断所述扫地机器人与所述测距装置是否连接；报警模块，用于当所述判断模块的判断结果为否时，生成报警命令。从而保证被标定对象与自动参数标定装置连接，进一步保证测量结果有效。

进一步地，本实施方式还可以包括第二报警模块(未图示)，用于若检测到所述测量距离为异常数据，则判定所述测距传感器不合格，并进行报警。从而可在标定机器人的同时对机器人进行质检，及时更换不合格传感器，从而保证机器人正常工作。

实施方式5：

参照图4，本发明提供的自动参数标定系统的一实施方式与实施方式4相比，其采用测距挡板设置多个真实距离；并增加了：

调整获取模块30，用于多次调整所述测距装置的测距挡板与所述传感器的相对位置，并分别获取每一次调整后的所述测距挡板与所述传感器的真实距离和测量距离；

分别获取模块40，用于根据每一次调整后的真实距离和测量距离，获取多个测距传感器的参数；

平均计算模块50，用于将所述多个测距传感器的参数进行平均计算，得到所述测距传感器的最终参数。其中平均计算采用任一可行算法，包括且不限于算数平均值、加权平均值算法。

本实施例更对多个真实距离进行测距，可集中系统地完成参数的优化标定，避免了仅少在少数预定距离具有最优的工作环境，从而能使得传感器在最佳参数的工作环境下运作，提高了精度、准度、灵敏度。

此外，还可以包括判断模块与第一报警模块(未图示)，判断模块，用于判断所述扫地机器人与所述测距装置是否连接；报警模块，用于当所述判断模块的判断结果为否时，生成报警命令。从而保证被标定对象与自动参数标定装置连接，进一步保证测量结果有效。

进一步地，本实施方式还可以包括第二报警模块(未图示)，用于若检测到所述测量距离为异常数据，则判定所述测距传感器不合格，并进行报警。从而可在标定机器人的同时对机器人进行质检，及时更换不合格传感器，从而保证机器人正常工作。

实施方式6：

本发明提供的自动参数标定系统的一实施方式(未图示)与实施方式4、5相比，所述扫地机器人包括多个所述测距传感器，每一个测距传感器对应设置有一个所述测距装置；该系统还包括：控制模块，用于依次或同时对多个所述测距传感器的参数进行标定。

在此实施方式中，可分步也可同时采用多个测距传感器对多个真实距离进行测距、标定、计算，可集中系统地完成参数的优化标定，避免了仅少数传感器在少数预定距离具有最优的工作环境，从而能使得所有传感器在最佳参数的工作环境下运作，提高了精度、准度、灵敏度。

本发明提供的自动参数标定系统，可以自动检测元器件是否不良，可提高生产效率，减少因元器件批次不同带来的风险，增强产品的稳定性。由于采用自动化操作，避免了人为操作带来的误差与错误；调试功能可由被标定对象完成，从而减少系统的复杂性、提高了便捷便携性；对多个预定距离进行测距、调式、匹配，避免了数据采集的匮乏而使参数标定不准确；对多个传感器对多个预定距离进行测距、调式、匹配，可集中系统地完成参数的优化标定，避免了仅少数传感器在少数预定距离具有最优的工作环境，从而能使得所有传感器在最佳参数的工作环境下运作，提高了精度、准度、灵敏度。

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)

1.一种自动参数标定方法，其特征在于，将扫地机器人放置在指定位置，该指定位置相对测距装置设置，扫地机器人的测距传感器正对所述测距装置的测距挡板，该方法包括步骤：

接收所述测距装置发送的所述测距传感器与所述测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的所述测距传感器与所述测距挡板的测量距离；

根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距传感器的参数。

2.根据权利要求1所述的自动参数标定方法，其特征在于，其采用所述测距挡板设置多个真实距离，在根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距传感器的参数的步骤之后还包括：

多次调整所述测距装置的测距挡板与所述传感器的相对位置，并分别获取每一次调整后的所述测距挡板与所述传感器的真实距离和测量距离；

根据每一次调整所获取的真实距离和测量距离，获取多个测距传感器的参数；

将所述多个测距传感器的参数进行平均计算，得到所述测距传感器的最终参数。

3.根据权利要求1或2所述的自动参数标定方法，其特征在于，所述扫地机器人包括多个所述测距传感器，每一个测距传感器对应设置有一个所述测距装置，所述方法还包括：

依次或同时对多个所述测距传感器的参数进行标定。

4.根据权利要求1或2所述的自动参数标定方法，其特征在于，在所述接收所述测距装置发送的所述测距传感器与所述测距挡板的真实距离的步骤之前还包括：

判断所述扫地机器人与所述测距装置是否连接；

若否则报警；

若是则开始标定。

5.根据权利要求1所述的自动参数标定方法，其特征在于，所述方法还包括：

若检测到所述测量距离为异常数据，则判定所述测距传感器不合格，并进行报警。

6.一种自动参数标定系统，其特征在于，将扫地机器人放置在指定位置，该指定位置相对测距装置设置，扫地机器人的测距传感器正对所述测距装置的测距挡板，所述系统包括：

接收获取模块，用于接收所述测距装置发送的所述测距传感器与所述测距挡板的真实距离，以及，获取通过所述测距传感器测量得到的所述测距传感器与所述测距挡板的测量距离；

标定模块，用于根据所述真实距离和测量距离，标定所述测距模块的参数。

7.根据权利要求6所述的自动参数标定系统，其特征在于，其采用所述测距挡板设置多个真实距离；所述系统还包括：

调整获取模块，用于多次调整所述测距装置的测距挡板与所述传感器的相对位置，并分别获取每一次调整后的所述测距挡板与所述传感器的真实距离和测量距离；

分别获取模块，用于根据每一次调整后的真实距离和测量距离，获取多个测距传感器的参数；

平均计算模块，用于将所述多个测距传感器的参数进行平均计算，得到所述测距传感器的最终参数。

8.根据权利要求6或7所述的自动参数标定系统，其特征在于，所述扫地机器人包括多个所述测距传感器，每一个测距传感器对应设置有一个所述测距装置，所述系统还包括：

控制模块，用于依次或同时对多个所述测距传感器的参数进行标定。

9.根据权利要求6或7所述的自动参数标定系统，其特征在于，还包括：

判断模块，用于判断所述扫地机器人与所述测距装置是否连接；

第一报警模块，用于当所述判断模块的判断结果为否时，生成报警命令。

10.根据权利要求6所述的自动参数标定系统，其特征在于，还包括：

第二报警模块，用于若检测到所述测量距离为异常数据，则判定所述测距传感器不合格，并进行报警。

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