CN109567679A - 一种用于距离传感器上的灰尘检测方法及系统 - Google Patents

一种用于距离传感器上的灰尘检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于距离传感器上的灰尘检测方法及系统，包括：当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘，并发出相应的告警信息。本发明可以避免工作中的距离传感器数据受到自身灰尘数据的干扰，提升距离传感器数据的准确性，从而提高机器人在运行中的稳定性。

Description

一种用于距离传感器上的灰尘检测方法及系统
技术领域
本发明涉及清洁机器人领域，尤指一种用于距离传感器上的灰尘检测方法及系统。
背景技术
移动机器人近几年在各个行业渐渐得以应用，如餐饮服务业、保洁、物流等领域。现有的移动机器人在开始工作之初，都要人为的进行机器部件的检查，以确保移动机器人能够正常的开始工作。但是对于传感器上的灰尘，人为的检测就显得乏力，不能完全的解决，从而干扰机器人在运行过程中距离传感器的数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于距离传感器上的灰尘检测方法及系统，当在自检中发现距离传感器上存在灰尘时，提醒用户对距离传感器进行清洁，以避免工作中的距离传感器数据受到该灰尘数据的干扰，提升距离传感器数据的准确性，从而提高机器人在运行中的稳定性。
本发明提供的技术方案如下：
一种用于距离传感器上的灰尘检测方法，包括：当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘，并发出相应的告警信息。
在上述技术方案中，当在自检中发现距离传感器上存在灰尘时，提醒用户对距离传感器进行清洁，以避免工作中的距离传感器数据受到该灰尘数据的干扰，提升距离传感器数据的准确性，从而提高机器人在运行中的稳定性。
进一步优选的，所述的根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内包括：根据所述距离信息获得所述障碍物在传感器坐标系下的位置；根据所述传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系、以及所述障碍物在传感器坐标系下的位置，得到所述障碍物在机器人坐标系下的位置；根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断所述障碍物是否在所述机器人范围内。
在上述技术方案中，提供一种距离传感器上灰尘检测的通用方法，以避免工作中的距离传感器数据受到自身灰尘数据的干扰。
进一步优选的，所述的根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断所述障碍物是否在所述机器人范围内包括：根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和所有构成机器人范围的顶点的位置，分别判断所述障碍物与多个向量之间的位置关系；所述机器人范围为由不少于三个顶点组成的凸多边形所围成的区域；所述多个向量是按照逆时针或顺时针旋转规则，依次连接所述凸多边形的相邻两个顶点而得到；当所述障碍物位于所述多个向量的同一侧时，则所述障碍物在所述机器人范围内。
进一步优选的，所述的分别判断所述障碍物与多个向量之间的位置关系，其中，判断所述障碍物与每个向量的位置关系包括：根据以下公式计算中间值Tem：Tem＝(y1-y2)*x3+(x2-x1)*y3+x1*y2-x2*y1；其中，(x3，y3)为所述障碍物在机器人坐标系下的坐标，(x1，y1)为所述向量的起点在机器人坐标系下的坐标，(x2，y2)为所述向量的终点在机器人坐标系下的坐标；当所述中间值小于0时，所述障碍物位于所述向量的右侧；当所述中间值大于0时，所述障碍物位于所述向量的左侧；当所述中间值等于0时，所述障碍物位于所述向量上；
所述的所述障碍物位于所述多个向量的同一侧包括：按照逆时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的左侧；或，按照逆时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的左侧；或，按照顺时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的右侧；或，按照顺时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的右侧。
在上述技术方案中，针对机器人范围为多边形区域提供了一种距离传感器上灰尘检测的具体实施方法，该方法简单易行。
进一步优选的，还包括：当机器人在运行的过程中，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述障碍物的距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为有异物进入机器人内部，并发出相应的告警信息。
在上述技术方案中，可以在运行过程中判断是否有异物进入机器人内部，当存在异物进入时，提醒用户及时清除该异物，这使得使用机器人的操作人员能及时处理机器人运行中的异常情况，从而提升了机器人的工作效率和安全性。
本发明还提供一种用于距离传感器上的灰尘检测系统，包括：自检模块，用于当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘；信息提示模块，用于当所述距离传感器上有灰尘时，发出相应的告警信息。
在上述技术方案中，当在自检中发现距离传感器上存在灰尘时，提醒用户对距离传感器进行清洁，以避免工作中的距离传感器数据受到该灰尘数据的干扰，提升距离传感器数据的准确性，从而提高机器人在运行中的稳定性。
进一步优选的，所述自检模块包括：位置计算单元，用于根据所述距离信息获得所述障碍物在传感器坐标系下的位置；根据所述传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系、以及所述障碍物在传感器坐标系下的位置，得到所述障碍物在机器人坐标系下的位置；判断单元，用于根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断所述障碍物是否在所述机器人范围内。
进一步优选的，所述判断单元，进一步用于根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和所有构成机器人范围的顶点的位置，分别判断所述障碍物与多个向量之间的位置关系；所述机器人范围为由不少于三个顶点组成的凸多边形所围成的区域；所述多个向量是按照逆时针或顺时针旋转规则，依次连接所述凸多边形的相邻两个顶点而得到；以及，当所述障碍物位于所述多个向量的同一侧时，则所述障碍物在所述机器人范围内。
进一步优选的，所述判断单元，进一步用于判断所述障碍物与每个向量的位置关系，包括：根据以下公式计算中间值Tem：Tem＝(y1-y2)*x3+(x2-x1)*y3+x1*y2-x2*y1；其中，(x3，y3)为所述障碍物在机器人坐标系下的坐标，(x1，y1)为所述向量的起点在机器人坐标系下的坐标，(x2，y2)为所述向量的终点在机器人坐标系下的坐标；当所述中间值小于0时，所述障碍物位于所述向量的右侧；当所述中间值大于0时，所述障碍物位于所述向量的左侧；当所述中间值等于0时，所述障碍物位于所述向量上；
所述的所述障碍物位于所述多个向量的同一侧包括：按照逆时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的左侧；或，按照逆时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的左侧；或，按照顺时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的右侧；或，按照顺时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的右侧。
在上述技术方案中，针对机器人范围为多边形区域提供了一种距离传感器上灰尘检测的具体实施方法，该方法简单易行。
进一步优选的，还包括：运行模块，用于当机器人在运行的过程中，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述障碍物的距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为有异物进入机器人内部；所述信息提示模块，进一步用于当有障碍物进入机器人内部时，并发出相应的告警信息。
在上述技术方案中，可以在运行过程中判断是否有异物进入机器人内部，当存在异物进入时，提醒用户及时清除该异物，这使得使用机器人的操作人员能及时处理机器人运行中的异常情况，从而提升了机器人的工作效率和安全性。
通过本发明提供的一种用于距离传感器上的灰尘检测方法及系统，能够带来以下有益效果：当在自检中发现距离传感器上存在灰尘时，提醒用户对距离传感器进行清洁，以避免工作中的距离传感器数据受到该灰尘数据的干扰，提升距离传感器数据的准确性，从而提高机器人在运行中的稳定性。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种用于距离传感器上的灰尘检测方法及系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明的一种用于距离传感器上的灰尘检测方法的一个实施例的流程图；
图2是本发明的一种用于距离传感器上的灰尘检测方法的另一个实施例的流程图；
图3是本发明的一种用于距离传感器上的灰尘检测方法的另一个实施例的流程图；
图4是本发明的一种用于距离传感器上的灰尘检测方法的另一个实施例的运行过程中检测异物进入机器人内部的流程图；
图5是本发明的一种用于距离传感器上的灰尘检测系统的一个实施例的结构示意图；
图6是本发明的一种用于距离传感器上的灰尘检测系统的另一个实施例的结构示意图；
图7是本发明的一种用于距离传感器上的灰尘检测系统的另一个实施例的结构示意图。
附图标号说明：
100.自检模块，200.信息提示模块，110.位置计算单元，120.判断单元，300.运行模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，一种用于距离传感器上的灰尘检测方法，包括：
步骤S100当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；
步骤S200根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；
步骤S300当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘，并发出相应的告警信息。
具体的，距离传感器，比如激光距离传感器或超声波距离传感器，根据光脉冲发出到返回被接收所经历的时间计算得到机器人距离障碍物的距离。当机器人进行自检时，通过距离传感器获取周围障碍物的距离信息。该距离信息反映了障碍物与该传感器的位置关系，是以该传感器为参照点，包括障碍物与该传感器的距离以及探测到该障碍物的所发射光脉冲的角度信息。机器人范围是由机器人外围轮廓所组成的区域。根据该距离信息以及该距离传感器在机器人中的位置，可以唯一确定该障碍物相对机器人中心点的位置，根据该障碍物位置与机器人范围的关系判断该障碍物是否在机器人范围内。当判断该障碍物在机器人范围内时，认为该距离传感器上有灰尘，发出相应的告警信息，比如相应的声音提示，和/或相应的发光提示，和/或在机器人显示界面给出相应的提示，提醒用户对距离传感器进行清洁，从而避免该灰尘数据对工作中的距离传感器数据的干扰，提高机器人在工作中的稳定性。当判断该障碍物不在机器人范围内时，在机器人显示界面显示正常。
在本发明的另一个实施例中，如图2所示，一种用于距离传感器上的灰尘检测方法，包括：
步骤S100当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；
步骤S210根据所述距离信息获得所述障碍物在传感器坐标系下的位置；
步骤S220根据所述传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系、以及所述障碍物在传感器坐标系下的位置，得到所述障碍物在机器人坐标系下的位置；
步骤S230根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断所述障碍物是否在所述机器人范围内；
步骤S300当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘，并发出相应的告警信息。
具体的，传感器坐标系是以距离传感器的中心点为原点建立的平面直角坐标系，其以机器人前进的方向为X轴，在与地面平行的平面内将X轴逆时针旋转90度得到Y轴；以双轮机器人为例，机器人坐标系是以两轮子的中心点为原点建立的平面直角坐标系，其以机器人前进的方向为X轴，在与地面平行的平面内将X轴逆时针转90度得到Y轴；这样，传感器坐标系基本是机器人坐标系的平移，两者只是坐标系原点的差异。
以激光距离传感器为例，获取该传感器的测量数据，假设激光是与地面平行方向发射出去的，S是根据第i条激光发出到返回被接收所经历的时间计算得到的障碍物距离值，β是该传感器所发射激光的最小角度值，θ是每条激光之间的夹角，根据以上信息得到该障碍物在传感器坐标系下的位置(x，y)：
x＝s*cos(i*θ+β)
y＝s*sin(i*θ+β)
假设传感器坐标系的原点在机器人坐标系下的坐标为(xL，yL)，根据两个坐标系之间的转换关系，得到该障碍物在机器人坐标系下的位置(xr，yr)：
xr＝xL+x，yr＝yL+y；
根据该障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断该障碍物是否在所述机器人范围内，比如一个圆形的家用扫地机器人，其横截面为一个半径为R的圆，因障碍物是与地面平行方向发射出去的激光所探测到的物体，所以可忽略该障碍物距离地面的高度，只需把该横截面作为机器人范围，判断该障碍物是否在该机器人范围内；在机器人坐标系下，该横截面的中心点为该坐标系的原点，计算该障碍物距离该坐标系的原点的距离，如果该距离小于等于R，则该障碍物在该机器人范围内。
当然，也可以按其他方式分别定义两个坐标系，比如两个坐标系除了原点不一致，X轴的方向也不一致，存在固定夹角，这样的话，对机器人坐标系经过平移和旋转必能得到传感器坐标系。根据障碍物在传感器坐标系下的位置，以及两个坐标系的坐标转换关系，获得障碍物在机器人坐标系的位置。通过将障碍物位置和机器人范围都映射到同一个坐标系中，比如机器人坐标系，就可以判断障碍物是否在机器人范围内。
在本发明的另一个实施例中，如图3所示，一种用于距离传感器上的灰尘检测方法，包括：
步骤S100当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；
步骤S210根据所述距离信息获得所述障碍物在传感器坐标系下的位置；
步骤S220根据所述传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系、以及所述障碍物在传感器坐标系下的位置，得到所述障碍物在机器人坐标系下的位置；
步骤S231根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和所有构成机器人范围的顶点的位置，分别判断所述障碍物与多个向量之间的位置关系；所述机器人范围为由不少于三个顶点组成的凸多边形所围成的区域；所述多个向量是按照逆时针或顺时针旋转规则，依次连接所述凸多边形的相邻两个顶点而得到；
其中，按照如下步骤判断所述障碍物与每个向量的位置关系：
根据以下公式计算中间值Tem：
Tem＝(y1-y2)*x3+(x2-x1)*y3+x1*y2-x2*y1；
其中，(x3，y3)为所述障碍物在机器人坐标系下的坐标，(x1，y1)为所述向量的起点在机器人坐标系下的坐标，(x2，y2)为所述向量的终点在机器人坐标系下的坐标；
当所述中间值小于0时，所述障碍物位于所述向量的右侧；
当所述中间值大于0时，所述障碍物位于所述向量的左侧；
当所述中间值等于0时，所述障碍物位于所述向量上；
步骤S232当所述障碍物位于所述多个向量的同一侧时，则所述障碍物在所述机器人范围内；
符合以下规则，则认为所述障碍物位于所述多个向量的同一侧：
按照逆时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的左侧；或，
按照逆时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的左侧；或，
按照顺时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的右侧；或，
按照顺时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的右侧。
步骤S300当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘，并发出相应的告警信息。
具体的，传感器坐标系是以距离传感器的中心点为原点建立的平面直角坐标系，其以机器人前进的方向为X轴，在与地面平行的平面内将X轴逆时针旋转90度得到Y轴；以双轮机器人为例，机器人坐标系是以两轮子的中心点为原点建立的平面直角坐标系，其以机器人前进的方向为X轴，在与地面平行的平面内将X轴逆时针转90度得到Y轴；这样，传感器坐标系基本是机器人坐标系的平移，两者只是坐标系原点的差异。
以激光距离传感器为例，获取该传感器的测量数据，假设激光是与地面平行方向发射出去的，障碍物在传感器坐标系下的坐标为(x3，y3)，记为E点；机器人范围为机器人上四个顶点(A、B、C、D)组成的平面四边形所围成的区域；按照逆时针旋转规则，依次连接该四个顶点中的相邻两个顶点得到四个向量AB、BC、CD、DA。假设A、B点坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)，计算向量AE与AB的叉积的值，即Tem1＝(y1-y2)*x3+(x2-x1)*y3+x1*y2-x2*y1，如果Tem1小于0，则E点位于向量AB的右侧；如果Tem1大于0，则E点位于向量AB的左侧；如果Tem1等于0，则E点位于向量AB所在的直线上。采用类似方法，分别得到E点与向量BC的关系、E点与向量CD的关系、E点与向量DA的关系。
如果E点都位于AB、BC、CD、DA四个向量的左侧；或，E点位于该四个向量的一个向量上，且位于其他三个向量的左侧，则认为E点在由A、B、C、D四个顶点构成的平面四边形区域内，即该障碍物位于机器人范围内。
也可以按照顺时针旋转规则，依次连接该四个顶点中的相邻两个顶点得到四个向量AD、DC、CB、BA，假设B点、A点坐标分别为(x2，y2)、(x1，y1)，计算向量BE与向量BA的叉积的值，即Tem2＝(y2-y1)*x3+(x1-x2)*y3+x2*y1-x1*y2＝-Tem1，如果Tem2小于0，则E点位于向量AB的左侧；如果Tem2大于0，则E点位于向量AB的右侧；如果Tem2等于0，则E点位于向量AB所在的直线上。采用类似方法，分别得到E点与向量CB的关系、E点与向量DC的关系、E点与向量AD的关系。如果E点都位于AD、DC、CB、BA四个向量的右侧；或，E点位于该四个向量的一个向量上，且位于其他三个向量的右侧，则认为E点在由A、B、C、D四个顶点构成的平面四边形区域内，即该障碍物位于机器人范围内。
以上只是描述了机器人范围为一个四边形区域的例子，机器人范围也可以为三边形区域、五边形区域或更多边形区域，采用类似方法可以判断障碍物是否在机器人范围内。
在本发明的另一个实施例中，如图4所示，一种用于距离传感器上的灰尘检测方法，包括：
在前述任意一种用于距离传感器上的灰尘检测方法的实施例的基础上增加：
步骤S400当机器人在运行的过程中，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；
步骤S500根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；
步骤S600当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为有异物进入机器人内部，并发出相应的告警信息。
具体的，机器人在运行的过程中，通过距离传感器获取障碍物的距离信息。机器人范围是由机器人外围轮廓所组成的区域，根据该距离信息判断该障碍物是否在机器人范围内。如果该障碍物在该机器人范围内时，则认为有异物进入机器人内部，并发出相应的告警信息，比如相应的声音提示，和/或相应的发光提示，和/或在机器人显示界面给出相应的提示，提醒用户及时清除该异物，甚至可以在异物清除前暂停正在进行的工作。这使得使用机器人的操作人员能及时处理机器人运行中的异常情况，从而提升了机器人的工作效率和安全性。
在本发明的另一个实施例中，如图5所示，一种用于距离传感器上的灰尘检测系统，包括：
自检模块100，用于当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘；
信息提示模块200，用于当所述距离传感器上有灰尘时，发出相应的告警信息。
具体的，距离传感器，比如激光距离传感器或超声波距离传感器，根据光脉冲发出到返回被接收所经历的时间计算得到机器人距离障碍物的距离。当机器人进行自检时，通过距离传感器获取周围障碍物的距离信息。该距离信息反映了障碍物与该传感器的位置关系，是以该传感器为参照点，包括障碍物与该传感器的距离以及探测到该障碍物的所发射光脉冲的角度信息。机器人范围是由机器人外围轮廓所组成的区域。根据该距离信息以及该距离传感器在机器人中的位置，可以唯一确定该障碍物相对机器人中心点的位置，根据该障碍物位置与机器人范围的关系判断该障碍物是否在机器人范围内。当判断该障碍物在机器人范围内时，认为该距离传感器上有灰尘，发出相应的告警信息，比如相应的声音提示，和/或相应的发光提示，和/或在机器人显示界面给出相应的提示，提醒用户对距离传感器进行清洁，从而避免该灰尘数据对工作中的距离传感器数据的干扰，提高机器人在工作中的稳定性。当判断该障碍物不在机器人范围内时，在机器人显示界面显示正常。
在本发明的另一个实施例中，如图6所示，一种用于距离传感器上的灰尘检测系统，包括：
自检模块100，用于当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘；
所述自检模块包括：
位置计算单元110，用于根据所述距离信息获得所述障碍物在传感器坐标系下的位置；根据所述传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系、以及所述障碍物在传感器坐标系下的位置，得到所述障碍物在机器人坐标系下的位置；
判断单元120，用于根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断所述障碍物是否在所述机器人范围内；
信息提示模块200，用于当所述距离传感器上有灰尘时，发出相应的告警信息。
具体的，传感器坐标系是以距离传感器的中心点为原点建立的平面直角坐标系，其以机器人前进的方向为X轴，在与地面平行的平面内将X轴逆时针旋转90度得到Y轴；以双轮机器人为例，机器人坐标系是以两轮子的中心点为原点建立的平面直角坐标系，其以机器人前进的方向为X轴，在与地面平行的平面内将X轴逆时针转90度得到Y轴；这样，传感器坐标系基本是机器人坐标系的平移，两者只是坐标系原点的差异。
以激光距离传感器为例，获取该传感器的测量数据，假设激光是与地面平行方向发射出去的，S是根据第i条激光发出到返回被接收所经历的时间计算得到的障碍物距离值，β是该传感器所发射激光的最小角度值，θ是每条激光之间的夹角，根据以上信息得到该障碍物在传感器坐标系下的位置(x，y)：
x＝s*cos(i*θ+β)
y＝s*sin(i*θ+β)
假设传感器坐标系的原点在机器人坐标系下的坐标为(xL，yL)，根据两个坐标系之间的转换关系，得到该障碍物在机器人坐标系下的位置(xr，yr)：
xr＝xL+x，yr＝yL+y；
根据该障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断该障碍物是否在所述机器人范围内，比如一个圆形的家用扫地机器人，其横截面为一个半径为R的圆，因障碍物是与地面平行方向发射出去的激光所探测到的物体，所以可忽略该障碍物距离地面的高度，只需把该横截面作为机器人范围，判断该障碍物是否在该机器人范围内；在机器人坐标系下，该横截面的中心点为该坐标系的原点，计算该障碍物距离该坐标系的原点的距离，如果该距离小于等于R，则该障碍物在该机器人范围内。
当然，也可以按其他方式分别定义两个坐标系，比如两个坐标系除了原点不一致，X轴的方向也不一致，存在固定夹角，这样的话，对机器人坐标系经过平移和旋转必能得到传感器坐标系。根据障碍物在传感器坐标系下的位置，以及两个坐标系的坐标转换关系，获得障碍物在机器人坐标系的位置。通过将障碍物位置和机器人范围都映射到同一个坐标系中，比如机器人坐标系，就可以判断障碍物是否在机器人范围内。
在本发明的另一个实施例中，如图6所示，一种用于距离传感器上的灰尘检测系统，包括：
自检模块100，用于当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘；
所述自检模块包括：
位置计算单元110，用于根据所述距离信息获得所述障碍物在传感器坐标系下的位置；根据所述传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系、以及所述障碍物在传感器坐标系下的位置，得到所述障碍物在机器人坐标系下的位置；
判断单元120，用于根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和所有构成机器人范围的顶点的位置，分别判断所述障碍物与多个向量之间的位置关系；所述机器人范围为由不少于三个顶点组成的凸多边形所围成的区域；所述多个向量是按照逆时针或顺时针旋转规则，依次连接所述凸多边形的相邻两个顶点而得到；
其中，按照如下步骤判断所述障碍物与每个向量的位置关系：
根据以下公式计算中间值Tem：
Tem＝(y1-y2)*x3+(x2-x1)*y3+x1*y2-x2*y1；
其中，(x3，y3)为所述障碍物在机器人坐标系下的坐标，(x1，y1)为所述向量的起点在机器人坐标系下的坐标，(x2，y2)为所述向量的终点在机器人坐标系下的坐标；
当所述中间值小于0时，所述障碍物位于所述向量的右侧；
当所述中间值大于0时，所述障碍物位于所述向量的左侧；
当所述中间值等于0时，所述障碍物位于所述向量上。
所述判断单元120，进一步用于当所述障碍物位于所述多个向量的同一侧时，则所述障碍物在所述机器人范围内；
符合以下规则，则认为所述障碍物位于所述四个向量的同一侧：
按照逆时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的左侧；或，
按照逆时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的左侧；或，
按照顺时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的右侧；或，
按照顺时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的右侧。
信息提示模块200，用于当所述距离传感器上有灰尘时，发出相应的告警信息。
具体的，传感器坐标系是以距离传感器的中心点为原点建立的平面直角坐标系，其以机器人前进的方向为X轴，在与地面平行的平面内将X轴逆时针旋转90度得到Y轴；以双轮机器人为例，机器人坐标系是以两轮子的中心点为原点建立的平面直角坐标系，其以机器人前进的方向为X轴，在与地面平行的平面内将X轴逆时针转90度得到Y轴；这样，传感器坐标系基本是机器人坐标系的平移，两者只是坐标系原点的差异。
以激光距离传感器为例，获取该传感器的测量数据，假设激光是与地面平行方向发射出去的，障碍物在传感器坐标系下的坐标为(x3，y3)，记为E点；机器人范围为机器人上四个顶点(A、B、C、D)组成的平面四边形所围成的区域；按照逆时针旋转规则，依次连接该四个顶点中的相邻两个顶点得到四个向量AB、BC、CD、DA。假设A、B点坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)，计算向量AE与AB的叉积的值，即Tem1＝(y1-y2)*x3+(x2-x1)*y3+x1*y2-x2*y1，如果Tem1小于0，则E点位于向量AB的右侧；如果Tem1大于0，则E点位于向量AB的左侧；如果Tem1等于0，则E点位于向量AB所在的直线上。采用类似方法，分别得到E点与向量BC的关系、E点与向量CD的关系、E点与向量DA的关系。
如果E点都位于AB、BC、CD、DA四个向量的左侧；或，E点位于该四个向量的一个向量上，且位于其他三个向量的左侧，则认为E点在由A、B、C、D四个顶点构成的平面四边形区域内，即该障碍物位于机器人范围内。
也可以按照顺时针旋转规则，依次连接该四个顶点中的相邻两个顶点得到四个向量AD、DC、CB、BA，假设B点、A点坐标分别为(x2，y2)、(x1，y1)，计算向量BE与向量BA的叉积的值，即Tem2＝(y2-y1)*x3+(x1-x2)*y3+x2*y1-x1*y2＝-Tem1，如果Tem2小于0，则E点位于向量AB的左侧；如果Tem2大于0，则E点位于向量AB的右侧；如果Tem2等于0，则E点位于向量AB所在的直线上。采用类似方法，分别得到E点与向量CB的关系、E点与向量DC的关系、E点与向量AD的关系。如果E点都位于AD、DC、CB、BA四个向量的右侧；或，E点位于该四个向量的一个向量上，且位于其他三个向量的右侧，则认为E点在由A、B、C、D四个顶点构成的平面四边形区域内，即该障碍物位于机器人范围内。
以上只是描述了机器人范围为一个四边形区域的例子，机器人范围也可以为三边形区域、五边形区域或更多边形区域，采用类似方法可以判断障碍物是否在机器人范围内。
在本发明的另一个实施例中，如图7所示，一种用于距离传感器上的灰尘检测系统，包括：
在前述任意一种用于距离传感器上的灰尘检测系统的实施例的基础上，增加：
运行模块300，用于当机器人在运行的过程中，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为有异物进入机器人内部；
信息提示模块200，用于当有异物进入机器人内部时，发出相应的告警信息。
具体的，机器人在运行的过程中，通过距离传感器获取障碍物的距离信息。机器人范围是由机器人外围轮廓所组成的区域，根据该距离信息判断该障碍物是否在机器人范围内。如果该障碍物在该机器人范围内时，则认为有异物进入机器人内部，并发出相应的告警信息，比如相应的声音提示，和/或相应的发光提示，和/或在机器人显示界面给出相应的提示，提醒用户及时清除该异物，甚至可以在异物清除前暂停正在进行的工作。这使得使用机器人的操作人员能及时处理机器人运行中的异常情况，从而提升了机器人的工作效率和安全性。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于距离传感器上的灰尘检测方法，其特征在于，包括：
当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；
根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；
当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘，并发出相应的告警信息。
2.根据权利要求1所述的用于距离传感器上的灰尘检测方法，其特征在于，所述的根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内包括：
根据所述距离信息获得所述障碍物在传感器坐标系下的位置；
根据所述传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系、以及所述障碍物在传感器坐标系下的位置，得到所述障碍物在机器人坐标系下的位置；
根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断所述障碍物是否在所述机器人范围内。
3.根据权利要求2所述的用于距离传感器上的灰尘检测方法，其特征在于，所述的根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断所述障碍物是否在所述机器人范围内包括：
根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和所有构成机器人范围的顶点的位置，分别判断所述障碍物与多个向量之间的位置关系；所述机器人范围为由不少于三个顶点组成的凸多边形所围成的区域；所述多个向量是按照逆时针或顺时针旋转规则，依次连接所述凸多边形的相邻两个顶点而得到；
当所述障碍物位于所述多个向量的同一侧时，则所述障碍物在所述机器人范围内。
4.根据权利要求3所述的用于距离传感器上的灰尘检测方法，其特征在于：
所述的分别判断所述障碍物与多个向量之间的位置关系，其中，判断所述障碍物与每个向量的位置关系包括：
根据以下公式计算中间值Tem：
Tem＝(y1-y2)*x3+(x2-x1)*y3+x1*y2-x2*y1；
其中，(x3，y3)为所述障碍物在机器人坐标系下的坐标，(x1，y1)为所述向量的起点在机器人坐标系下的坐标，(x2，y2)为所述向量的终点在机器人坐标系下的坐标；
当所述中间值小于0时，所述障碍物位于所述向量的右侧；
当所述中间值大于0时，所述障碍物位于所述向量的左侧；
当所述中间值等于0时，所述障碍物位于所述向量上；
所述的所述障碍物位于所述多个向量的同一侧包括：
按照逆时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的左侧；或，
按照逆时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的左侧；或，
按照顺时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的右侧；或，
按照顺时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的右侧。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的用于距离传感器上的灰尘检测方法，其特征在于，还包括：
当机器人在运行的过程中，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；
根据所述障碍物的距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；
当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为有异物进入机器人内部，并发出相应的告警信息。
6.一种用于距离传感器上的灰尘检测系统，其特征在于，包括：
自检模块，用于当机器人进行自检时，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为所述距离传感器上有灰尘；
信息提示模块，用于当所述距离传感器上有灰尘时，发出相应的告警信息。
7.根据权利要求6所述的用于距离传感器上的灰尘检测系统，其特征在于，所述自检模块包括：
位置计算单元，用于根据所述距离信息获得所述障碍物在传感器坐标系下的位置；根据所述传感器坐标系与机器人坐标系之间的转换关系、以及所述障碍物在传感器坐标系下的位置，得到所述障碍物在机器人坐标系下的位置；
判断单元，用于根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和机器人范围之间的关系，判断所述障碍物是否在所述机器人范围内。
8.根据权利要求7所述的用于距离传感器上的灰尘检测系统，其特征在于：
所述判断单元，进一步用于根据所述障碍物在机器人坐标系下的位置和所有构成机器人范围的顶点的位置，分别判断所述障碍物与多个向量之间的位置关系；所述机器人范围为由不少于三个顶点组成的凸多边形所围成的区域；所述多个向量是按照逆时针或顺时针旋转规则，依次连接所述凸多边形的相邻两个顶点而得到；以及，当所述障碍物位于所述多个向量的同一侧时，则所述障碍物在所述机器人范围内。
9.根据权利要求8所述的用于距离传感器上的灰尘检测系统，其特征在于：
所述判断单元，进一步用于判断所述障碍物与每个向量的位置关系，包括：根据以下公式计算中间值Tem：
Tem＝(y1-y2)*x3+(x2-x1)*y3+x1*y2-x2*y1；
其中，(x3，y3)为所述障碍物在机器人坐标系下的坐标，(x1，y1)为所述向量的起点在机器人坐标系下的坐标，(x2，y2)为所述向量的终点在机器人坐标系下的坐标；
当所述中间值小于0时，所述障碍物位于所述向量的右侧；当所述中间值大于0时，所述障碍物位于所述向量的左侧；当所述中间值等于0时，所述障碍物位于所述向量上；
所述的所述障碍物位于所述多个向量的同一侧包括：
按照逆时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的左侧；或，
按照逆时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的左侧；或，
按照顺时针旋转规则，所述障碍物都位于所述多个向量的右侧；或，
按照顺时针旋转规则，所述障碍物位于所述多个向量的一个向量上，且都位于其他向量的右侧。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的用于距离传感器上的灰尘检测系统，其特征在于，还包括：
运行模块，用于当机器人在运行的过程中，通过距离传感器获取障碍物的距离信息；根据所述障碍物的距离信息判断所述障碍物是否在机器人范围内；当所述障碍物在所述机器人范围内时，认为有异物进入机器人内部；
所述信息提示模块，进一步用于当有障碍物进入机器人内部时，并发出相应的告警信息。
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