CN109262616A

CN109262616A - 机器人碰撞检测方法、系统、调度中心及可读存储介质

Info

Publication number: CN109262616A
Application number: CN201811332495.2A
Authority: CN
Inventors: 吴光号; 管林波; 张国亮
Original assignee: Zhejiang Guozi Robot Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Guozi Robot Technology Co Ltd
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2019-01-25

Abstract

本发明实施例公开了一种机器人碰撞检测方法，包括：调度中心向机器人发布运行指令以及运行速度实时检测指令；其中，运行指令包括：预设速度运行指令；接收机器人返回的运行信息，并根据运行信息计算机器人的实时速度；根据实时速度计算与预设速度的差值，得到速度差；若速度差大于差值阈值，判定机器人发生了碰撞。本发明通过调度中心对机器人运行速度的实时监测，实现对机器人的碰撞检测，不仅所需的部件较为简单常用，检测成本会大大降低，而且速度检测相对于碰撞检测简单有效，算法实现较为简单，占用机器人计算资源较少。本发明还公开一种调度中心、一种机器人碰撞检测系统以及一种可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

机器人碰撞检测方法、系统、调度中心及可读存储介质

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，特别是涉及一种机器人碰撞检测方法、一种调度中心、一种机器人碰撞检测系统以及一种可读存储介质。

背景技术

目前。机器人广泛地介入工业生产、助老助残、抗灾救援、医疗服务等社会生活各个方面。特别是在工业生产领域中，装配、焊接、搬运等各个环节都有机器人的参与。机器人的广泛应用极大地提高了生产效率和产品质量，并改善了劳动生产条件。

由于外界地质环境复杂、以及机器人自身运动检测等内部缺陷，机器人经常会出现碰撞现象。

现有的机器人碰撞检测多基于碰撞本身对机器人外部的损坏进行检测，比如在绝缘碰撞挡板内侧设置电容感应器、在机器人固定支架上设置可变形弯曲的薄膜导电电路等，需要特定的检测装置，且检测过程计算较为复杂，碰撞检测成本较高。

可见，如何对机器人进行简单有效的碰撞检测，降低碰撞检测成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种机器人碰撞检测方法，通过机器人的运行速度进行机器人的碰撞检测，不仅所需的部件较为简单常用，检测成本会大大降低，而且速度检测相对于碰撞检测简单有效，算法实现较为简单，占用机器人计算资源较少。本发明实施例还公开一种一种调度中心、一种机器人碰撞检测系统以及一种可读存储介质，具有上述有益效果。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种机器人碰撞检测方法，包括：

调度中心向机器人发布运行指令以及运行速度实时检测指令；其中，所述运行指令包括：预设速度运行指令；

接收所述机器人返回的运行信息，并根据所述运行信息计算机器人的实时速度；

根据所述实时速度计算与所述预设速度的差值，得到速度差；

若所述速度差大于差值阈值，判定所述机器人发生了碰撞。

优选地，根据所述运行信息计算机器人的实时速度包括：

调度中心对所述运行信息进行发动机信息筛选，获取所述发动机信息中车轮速度以及车轮尺寸信息；

根据所述车轮速度以及所述车轮尺寸信息计算车轮运行角速度；

则根据所述实时速度计算与所述预设速度的差值具体为：计算所述车轮运行角速度与预设车轮角速度间的差值。

优选地，根据所述运行信息计算机器人的实时速度包括：

调度中心对所述运行信息进行陀螺仪信息筛选，获取偏转角速度；其中，所述偏转角速度通过设置于所述机器人的陀螺仪采集得到；

则根据所述实时速度计算与所述预设速度的差值具体为：计算所述偏转角速度与预设偏转角速度间的差值。

优选地，所述判定所述机器人发生了碰撞后，还包括：

向所述机器人发布运动停止指令。

优选地，所述向所述机器人发布运动停止指令后，还包括：

向所述机器人发布状态检测指令，对机器人各部件运行状态进行安全检测，并接收状态检测结果。

优选地，所述判定所述机器人发生了碰撞后，还包括：

输出碰撞提示信息。

本发明公开一种调度中心，包括：

指令发布单元，用于向机器人发布运行指令以及运行速度实时检测指令；其中，所述运行指令包括：预设速度运行指令；

速度计算单元，用于接收所述机器人返回的运行信息，并根据所述运行信息计算机器人的实时速度；

差值计算单元，用于根据所述实时速度计算与所述预设速度的差值，得到速度差；

碰撞判定单元，用于若所述速度差大于差值阈值，判定所述机器人发生了碰撞。

优选地，所述调度中心还包括：运动停止控制单元，所述运动停止控制单元与所述碰撞判定单元连接，用于向所述机器人发布运动停止指令。

本发明公开一种机器人碰撞检测系统，包括：

调度中心，用于向机器人发布运行指令以及运行速度实时检测指令；其中，所述运行指令包括：预设速度运行指令；接收所述机器人返回的运行信息，并根据所述运行信息计算机器人的实时速度；根据所述实时速度计算与所述预设速度的差值，得到速度差；若所述速度差大于差值阈值，判定所述机器人发生了碰撞；

机器人，用于接收所述运行指令以及运行速度实时检测指令，启动运行并进行运动速度实时检测，并将检测得到的运行信息返回至所述调度中心。

本发明公开一种可读存储介质，可读存储介质上存储有程序，程序被处理器执行时实现机器人碰撞检测方法的步骤。

由上述技术方案可以看出，本发明提供的机器人碰撞检测方法通过对机器人实际运行过程中运行速度进行实时检测，当实际运行速度与调度中心控制机器人的运行速度差值超过差值阈值时，说明机器人的运动受到较大阻碍，即可判断机器人发生了碰撞；通过机器人的运行速度进行机器人的碰撞检测所需的部件较为简单常用，而且速度检测相对于碰撞检测简单有效，检测成本会大大降低，算法实现较为简单，占用机器人计算资源较少，且能实现机器人在运行方向上未受碰撞但受阻的情况的及时检测，比如车轮卡住等，便于相关技术人员的及时处理。

本发明还公开一种调度中心、一种机器人碰撞检测系统以及一种可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种机器人碰撞检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种陀螺仪设置方法示意图；

图3为本发明实施例提供的调度中心的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种机器人碰撞检测方法的流程图，该方法包括：

步骤s110：调度中心向机器人发布运行指令以及运行速度实时检测指令。

调度中心通过向机器人发布运行指令开启机器人的运行状态，运行速度实时检测指令用于启动机器人内部的速度检测，比如获取电机运行状态或者启动设置于机器人中的速度检测装置，例如陀螺仪等。

其中，运行指令中包括对机器人各部件的运行控制指令，唤醒各部件进入工作状态，包括比如预设速度运行指令等，预设速度运行指令用于控制机器人以预设速度运动，在此对其它指令不做限定。机器人启动后控制机器人对实时运行速度进行检测，生成运行信息。

碰撞检查的可以通过对机器人速度的检测来实现，当机器人碰撞时不仅机器人外部会收到冲击力，目前大多数碰撞检测都基于此，在机器人外侧设置感应装置，成本较高，算法也较为复杂，当机器人在某个方向上发生碰撞时，则在该运行方向上机器人的运动会受阻，若机器人在某一时刻的实时速度与控制机器人运行的速度相差较大时，即可判定机器人可能发生了碰撞。通过机器人的运行速度与控制速度进行机器人的碰撞检测所需的部件较为简单常用，检测成本会大大降低，而且算法较为简单，占用机器人计算资源较少，且能实现机器人在运行方向上未受碰撞但受阻的情况，比如车轮卡住等，便于相关技术人员的及时处理。

步骤s120：接收机器人返回的运行信息，并根据运行信息计算机器人的实时速度。

由于在机器人中对设置的运行速度检测方法不做限定，采集得到的运行信息与速度检测方法对应，则根据运行信息进行机器人实时速度的计算过程也不做限定，根据获取的运行信息的类型来确定。

对机器人的速度检测应尽量少地在机器人中设置特定速度检测部件，以尽量降低碰撞检测的成本，优选地，对机器人的速度检测可以通过对发动机的运行信息进行检测。一般的机器人均采用车轮驱动来运动，车轮通过发动机驱动，发动机信息中记录有车轮运行状态信息，比如左轮速度、右轮速度、车轮半径等，可以根据发动机信息中车轮运转的相关信息进行整体机器人运行速度的计算。而发动机的运转信息可以通过查找日志信息等方式方便简单的获取，无需另设检测部件。具体地，利用发动机信息进行机器人实时速度的计算过程如下：

调度中心对运行信息进行发动机信息筛选，获取发动机信息中车轮速度以及车轮尺寸信息；

根据车轮速度以及车轮尺寸信息计算车轮运行角速度。

例如，当车辆右轮速度为V_r，车辆左轮速度为V₁，车辆轮子半径为r_car时，车辆运行角速度＝(V_r-V₁)/(2*r_car)。

此外，为简化速度计算的算法，减少计算资源的占用，优选地，还可以通过陀螺仪进行机器人偏转角速度的实时检测。陀螺仪设置成本较低，通过陀螺仪进行角速度的检测不仅不会大大增加碰撞检测成本，而且简化了算法。具体地，通过陀螺仪进行实时速度的检测过程可以为：

调度中心对运行信息进行陀螺仪信息筛选，获取偏转角速度；其中，偏转角速度通过设置于机器人的陀螺仪采集得到。

将陀螺仪安装到机器人上，尽量保持陀螺仪模块平行于地面，如

图2所示为一种陀螺仪设置方法示意图，运行后定时获取陀螺仪的偏转角速度即可实现对机器人实时速度的检测。

在此仅以上述两种速度计算方法进行介绍，其他机器人的速度计算方法均可参照上述介绍，在此不再赘述。

步骤s130：根据实时速度计算与预设速度的差值，得到速度差。

预设速度指调度中心控制机器人的运行速度，比如调度中心控制机器人以2m/s的速度向前运动，预设速度为2m/s。

步骤s140：若速度差大于差值阈值，判定机器人发生了碰撞。

对实时运行速度与预设速度差值进行计算，当获取的机器人实时运行速度与实际运行速度相差较大，比如机器人实际以0.52m/s运行，但调度中心控制机器人以5m/s速度运行，当相差较大时说明机器人的运动受到了较大的阻碍，即可判定其发生了碰撞。其中，差值阈值的具体数值设置不做限定，可以根据多次实验数据获得。

基于上述实施例对本发明提供的机器人碰撞检测方法的介绍，本发明通过对机器人实际运行过程中运行速度进行实时检测，当实际运行速度与调度中心控制机器人的运行速度差值超过差值阈值时，说明机器人的运动受到较大阻碍，即可判断机器人发生了碰撞；通过机器人的运行速度进行机器人的碰撞检测所需的部件较为简单常用，而且速度检测相对于碰撞检测简单有效，检测成本会大大降低，算法实现较为简单，占用机器人计算资源较少，且能实现机器人在运行方向上未受碰撞但受阻的情况的及时检测，比如车轮卡住等，便于相关技术人员的及时处理。

基于上述实施例，为尽量避免障碍物对机器人的二次损害，优选地，在检测到机器人发生了碰撞后，可以向机器人发布运动停止指令。控制机器人运动停止，避免机器人保持该方向上的运动状态一直撞击障碍物导致对机器人的进一步损害。

另外，机器人中可能会设置有对机器人内部部件进行安全检测的部件，为在相关技术人员对撞击进行处理过程中能及时获取机器人撞击损伤，便于及时对寻上进行处理，优选地，可以在判定机器人发生碰撞后向机器人发布状态检测指令，对机器人各部件运行状态进行安全检测，并接收状态检测结果。

另外，为保证相关技术人员对机器人碰撞的及时处理，在判定机器人发生了碰撞后，可以输出碰撞提示信息。其中，碰撞提示信息可以在调度中心端输出，也可以在机器人端输出，在此不做限定。当调度中心检测到机器人发生碰撞后，可以以碰撞提示信息的形式输出，比如输出“机器人发生碰撞，请及时处理”，若在碰撞后喜动进行相关部件的安全检测，也可以在此时输出；或者也可以有调度中心控制机器人中的输出装置进行报警提示，比如通过设置于机器人的蜂鸣器、警示灯、声音输出装置、显示屏等输出相应的报警提示。

图3为本发明实施例提供的一种调度中心的结构示意图，调度中心主要包括指令发布单元310、速度计算单元320、差值计算单元330以及碰撞判定单元340。

其中，指令发布单元310主要用于向机器人发布运行指令以及运行速度实时检测指令；其中，运行指令包括：预设速度运行指令；

速度计算单元320主要用于接收机器人返回的运行信息，并根据运行信息计算机器人的实时速度；

差值计算单元330主要用于根据实时速度计算与预设速度的差值，得到速度差；

碰撞判定单元340主要用于若速度差大于差值阈值，判定机器人发生了碰撞。

优选地，速度计算单元具体可以为：车轮角速度计算单元；

车轮角速度计算单元主要包括：

第一筛选子单元，用于对运行信息进行发动机信息筛选，获取发动机信息中车轮速度以及车轮尺寸信息；

第一计算子单元，用于根据车轮速度以及车轮尺寸信息计算车轮运行角速度；

则与车轮角速度计算单元连接的差值计算单元具体可以用于：计算车轮运行角速度与预设车轮角速度间的差值。

优选地，速度计算单元具体可以为：偏转角速度计算单元；

偏转角速度计算单元主要用于对运行信息进行陀螺仪信息筛选，获取偏转角速度；其中，偏转角速度通过设置于机器人的陀螺仪采集得到。

则与偏转角速度计算单元连接的差值计算单元具体可以用于：计算偏转角速度与预设偏转角速度间的差值。

优选地，调度中心可以还包括：运动停止控制单元，运动停止控制单元与碰撞判定单元连接，用于向机器人发布运动停止指令。

优选地，调度中心可以还包括：状态检测单元，用于向机器人发布状态检测指令，对机器人各部件运行状态进行安全检测，并接收状态检测结果。

优选地，调度中心可以还包括：警示单元，用于输出碰撞提示信息。

图3所对应实施例中特征的说明可以参见上述机器人碰撞方法对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。

本实施例公开一种机器人碰撞检测系统，该系统主要包括：机器人以及调度中心。具体地，机器人与调度中心的交互方法可以参照上述对机器人碰撞检测方法的介绍。

调度中心主要用于向机器人发布运行指令以及运行速度实时检测指令；其中，运行指令包括：预设速度运行指令；接收机器人返回的运行信息，并根据运行信息计算机器人的实时速度；根据实时速度计算与预设速度的差值，得到速度差；若速度差大于差值阈值，判定机器人发生了碰撞；

机器人主要用于接收运行指令以及运行速度实时检测指令，启动运行并进行运动速度实时检测，并将检测得到的运行信息返回至调度中心。

本实施例提供的机器人碰撞检测系统中，通过调度中心对机器人运行速度的实时监测，实现对机器人的碰撞检测，不仅所需的部件较为简单常用，检测成本会大大降低，而且速度检测相对于碰撞检测简单有效，算法实现较为简单，占用机器人计算资源较少。

本实施例公开一种可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现如上述机器人碰撞检测方法的步骤，具体可参照上述机器人碰撞检测方法的介绍。

该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的机器人碰撞检测方法、调度中心、机器人碰撞检测系统及可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种机器人碰撞检测方法，其特征在于，包括：

若所述速度差大于差值阈值，判定所述机器人发生了碰撞。

2.如权利要求1所述的机器人碰撞检测方法，其特征在于，根据所述运行信息计算机器人的实时速度包括：

3.如权利要求1所述的机器人碰撞检测方法，其特征在于，根据所述运行信息计算机器人的实时速度包括：

4.如权利要求1所述的机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述判定所述机器人发生了碰撞后，还包括：

向所述机器人发布运动停止指令。

5.如权利要求4所述的机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述向所述机器人发布运动停止指令后，还包括：

6.如权利要求1所述的机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述判定所述机器人发生了碰撞后，还包括：

输出碰撞提示信息。

7.一种调度中心，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的调度中心，其特征在于，还包括：运动停止控制单元，所述运动停止控制单元与所述碰撞判定单元连接，用于向所述机器人发布运动停止指令。

9.一种机器人碰撞检测系统，其特征在于，包括：

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述机器人碰撞检测方法的步骤。