CN109990763B

CN109990763B - 一种机器人倾斜角度的获取方法，机器人及存储介质

Info

Publication number: CN109990763B
Application number: CN201711498661.1A
Authority: CN
Inventors: 熊友军; 周志平
Original assignee: Ubtech Robotics Corp
Current assignee: Ubtech Robotics Corp
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: CN109990763A

Abstract

本申请公开了一种机器人倾斜角度的获取方法，机器人上设置有加速度计，获取方法包括：通过加速度计获取机器人的加速度信息；根据加速度信息获得加速度计算值；判断加速度计计算值所在的数值范围，并获取数值范围对应的计算因子；将加速度计算值与计算因子相乘得到机器人的倾斜角度。根据上述机器人倾斜角度的获取方法，简化计算步骤，提高数据获取效率。

Description

一种机器人倾斜角度的获取方法，机器人及存储介质

技术领域

本申请涉及机器人数据领域，特别是涉及一种机器人倾斜角度的获取方法，机器人及存储介质。

背景技术

随着科技的发展，对于机器人的研究也越来越深入。在研究机器人的智能化过程中，对于机器人数据处理变得繁琐。一个机器人简单的动作都需要大量的数据计算和程序代码。因此，简化机器人的数据计算和处理逐渐受到重视。

发明内容

本申请提供一种机器人倾斜角度的获取方法，机器人及存储介质，以解决现有的机器人倾斜角度的获取和计算过于繁琐，数据处理难度大的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种机器人倾斜角度的获取方法，机器人上设置有加速度计，获取方法包括：通过加速度计获取机器人的加速度信息；根据加速度信息获得加速度计算值；判断加速度计算值所在的数值范围，并获取数值范围对应的计算因子；将加速度计算值与计算因子相乘得到机器人的倾斜角度。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种机器人，机器人包括处理器和加速度计，处理器用于：通过加速度计获取机器人的加速度信息；根据加速度信息获得加速度计算值；判断加速度值所在的数值范围，并获取数值范围对应的计算因子；将加速度计算值与计算因子相乘得到机器人的倾斜角度。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机存储介质，存储介质用于存储程序数据，程序数据能够被执行以实现上述的机器人倾斜角度的获取方法。

本申请中，获取机器人的加速度信息，然后接收获取的加速度信息，并计算得到加速度计算值；判断加速度计算值所在的数值范围，并获取数值范围对应的计算因子；将加速度计算值与计算因子相乘得到机器人的倾斜角度。使用上述机器人倾斜角度的获取方法，可以有效简化计算步骤，提高数据获取效率。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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是本申请中机器人倾斜角度的获取方法一实施例的流程示意图；

图2是本申请中机器人倾斜角度的获取方法一实施例的估算关系示意图；

图3是本申请中机器人一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请中机器人倾斜角度的获取方法一实施例的流程示意图。其中，机器人上设置有加速度计，加速度计是测量运载体线加速度的仪表。该机器人倾斜角度的获取方法包括以下步骤：

S101：通过加速度计获取机器人的加速度信息。

在本步骤中，通过机器人上设置的加速度计获取机器人的加速度信息。其中，机器人的加速度信息具体表现为，当机器人静止不动时，X轴、Y轴和Z轴在垂直方向上都有一个加速度分量，也就是重力加速度的分量，当任一一轴在垂直方向上时，该轴的加速度分量等于一个g，即一个重力加速度单位，当任一一轴在水平方向时，该轴的加速度分量等于0。在本实施例中，通过加速度计获取机器人的X轴加速度信息、Y轴加速度信息和Z轴加速度信息。通过加速度计周期性获取机器人的加速度信息，时间周期可以为100ms、200ms、300ms，根据技术难度和实际需求选择合适的时间周期，在本实施例中，每隔100ms读取加速度计数据，并将读取的加速度计数据存储在存储介质中。

S102：根据加速度信息获取加速度计算值。

在本步骤中，提取步骤S101存储在存储介质中的机器人X轴、Y轴和Z轴的加速度信息，并根据提取的加速度信息通过简单的数学运算获取机器人在重力方向的加速度分量。具体表现为，根据X轴、Y轴和Z轴与重力方向上的夹角或与水平方向上的夹角计算出机器人在重力方向上的加速度分量。例如，当机器人运动的X轴与重力方向的夹角角度为h，则机器人运动的X轴在重力方向的加速度分量为X轴的加速度信息与sin h的乘积；或，当机器人运动的X轴与水平方向的夹角角度为l，则机器人运动的X轴在重力方向的加速度分量为X轴的加速度信息与cos l的乘积。通过上述数学运算，通过步骤S101中得到的X轴加速度信息、Y轴加速度信息和Z轴加速度信息分别获得机器人运动X轴、Y轴和Z轴在重力方向的加速度分量。

然后，将上述加速度分量与重力加速度比值作为加速度计算值，具体来说，在本步骤中，根据X轴加速度信息、Y轴加速度信息和Z轴加速度信息分别获得X轴加速度计算值、Y轴加速度计算值和Z轴加速度计算值。

S103：判断加速度计算值所在的数值范围，并获取数值范围对应的计算因子。

在本步骤中，将步骤S102获得的X轴加速度计算值、Y轴加速度计算值和Z轴加速度计算值进行整理，判断出加速度计算值所在的数值范围。然后根据数值范围获取对应的计算因子，该计算因子用于后续计算机器人的倾斜角度。理论上，计算获得精确的机器人倾斜角度需要用泰勒公式展开，这种方式虽然能获得精确的数据，但因为计算数据庞大，步骤繁多，数据计算效率影响较大，不利于技术改进。在本实施中，通过统计整理加速度计算值范围获取对应的计算因子，通过计算因子估算出机器人的倾斜角度。具体算法可参阅一下表格：

倾斜角度度数	倾斜弧度	加速度计算值	比例	计算因子
					90	1.570	1	1.57
85	1.484	0.996	1.49	1.5
					83	1.449	0.993	1.46	1.5
82	1.431	0.990	1.45	1.4
					80	1.396	0.985	1.42	1.4
75	1.309	0.966	1.36	1.4
					74	1.292	0.961	1.34	1.3
70	1.222	0.940	1.30	1.3
					65	1.134	0.906	1.25	1.3
64	1.117	0.899	1.24	1.2
					60	1.047	0.866	1.21	1.2
52	0.925	0.788	1.15	1.2
					51	0.908	0.777	1.14	1.1
50	0.872	0.766	1.14	1.1
					40	0.689	0.643	1.09	1.1
31	0.541	0.515	1.05	1.1
					30	0.524	0.500	1.048	1
20	0.350	0.342	1.02	1

其中，假设机器人倾斜角度度数为x，加速度计算值为y，则，理论上机器人的倾斜角度与加速度计算值的关系为x＝arcsiny，获取x的精确值需要用到泰勒公式展开，在本实施例中，采用估算算法，估算算法中倾斜角度度数与加速度计算值的关系为：x＝A*y，其中A为表中的计算因子。表中的比例为机器人倾斜弧度与加速度计算值的比值，计算因子即比例的近似值。在本实施例中只提出上述估算方式，在其他实施例中也可根据不同的估算方式获得计算因子，在此不再赘述。本实施例估算方式得到的估算值和精确值的关系可参阅图2，图2是本申请中机器人倾斜角度的获取方法一实施例的估算关系示意图。在图2中，横坐标为机器人加速度计算值，纵坐标为机器人倾斜角度。从图2中，可以很直观地看到计算的角度准确度和误差关系。

S104：将加速度计算值与计算因子相乘得到机器人的倾斜角度。

通过步骤S103可以估算出不同加速度计算值范围对应的计算因子，然后将实际测量的加速度计算值与计算因子相乘得到机器人的实际倾斜角度。结合上表的数据，机器人的倾斜角度的计算方法可参考下述程序代码：

其中，假设机器人倾斜角度度数为x，加速度计算值为y。经过上述代码运算，用户只需要输入机器人X轴加速度计算值、Y轴加速度计算值和Z轴加速度计算值，即可获得机器人的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度和Z轴倾斜角度。

在其他实施例中，用户也可以输入机器人X轴、Y轴和Z轴加速度信息在重力方向上的加速度分量，获取机器人的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度和Z轴倾斜角度。同样以步骤S103的数据为例，计算机器人倾斜角度的程序代码如下：

其中，假设机器人倾斜角度度数为x，加速度信息在重力方向上的加速度分量为y，重力加速度为9.80m/s^2。

通过上述机器人倾斜角度的获取方法，采用本实施例所述的估算方式可以有效简化计算步骤，提高数据获取效率。

为实现上述获取方法，本申请提供了一种机器人，具体请参阅图3，图3为本申请中机器人一实施例的结构示意图。机器人200包括处理器21和加速度计22，其中处理器21用于：通过加速度计22获取机器人的加速度信息；根据加速度信息获得加速度计算值；判断加速度值所在的数值范围，并获取数值范围对应的计算因子；将加速度计算值与计算因子相乘得到机器人的倾斜角度。

具体地，处理器21进一步用于：根据所述加速度信息获取所述机器人200在重力方向的加速度分量；将所述加速度分量与重力加速度比值作为所述加速度计算值。处理器21还可以用于：通过所述加速度计22获取所述机器人200的X轴加速度信息、Y轴加速度信息和Z轴加速度信息；根据所述X轴加速度信息、Y轴加速度信息和Z轴加速度信息分别获得X轴加速度计算值、Y轴加速度计算值和Z轴加速度计算值；判断所述X轴加速度计算值、Y轴加速度计算值和Z轴加速度计算值分别所在的数值范围，并分别获得所述数值范围对应的X轴计算因子、Y轴计算因子和Z轴计算因子；将所述X轴加速度计算值、Y轴加速度计算值和Z轴加速度计算值分别与所述X轴计算因子、Y轴计算因子和Z轴计算因子相乘得到所述机器人的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度和Z轴倾斜角度。

具体地，机器人200还包括存储器23，存储器23保存有数值范围与计算因子的对应关系，对应关系根据倾斜角度的三角函数值设置。

对于程序数据，存储在一存储介质中，因此，本申请还提供一种计算机存储介质，存储介质存储有程序数据，程序数据可以被执行以实现上述方法，存储介质可以是软盘、硬盘、光盘，存储卡等，通过接口连接实现读写；还可以是服务器，通过网络连接实现读写。该程序数据可被执行，从而实现上述机器人倾斜角度的获取方法。

以上所述仅为本发明的实施方式，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

1.一种机器人倾斜角度的获取方法，其特征在于，所述机器人上设置有加速度计，所述方法包括：

通过所述加速度计获取所述机器人的X轴加速度信息、Y轴加速度信息和Z轴加速度信息；

根据所述X轴加速度信息、Y轴加速度信息和Z轴加速度信息分别获得X轴加速度计算值、Y轴加速度计算值和Z轴加速度计算值；

判断所述X轴加速度计算值、Y轴加速度计算值和Z轴加速度计算值分别所在的数值范围，并分别获得所述数值范围对应的X轴计算因子、Y轴计算因子和Z轴计算因子；

其中，所述计算因子为所述机器人倾斜角度与加速度计算值的比值；

将所述X轴加速度计算值、Y轴加速度计算值和Z轴加速度计算值分别与所述X轴计算因子、Y轴计算因子和Z轴计算因子相乘得到所述机器人的X轴倾斜角度、Y轴倾斜角度和Z轴倾斜角度；

其中，所述根据所述加速度信息获得加速度计算值，包括：

根据所述加速度信息获取所述机器人在重力方向的加速度分量；

将所述加速度分量与重力加速度比值作为所述加速度计算值。

2.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述数值范围与所述计算因子的对应关系根据所述倾斜角度的三角函数值设置。

3.根据权利要求1所述的获取方法，其特征在于，所述通过所述加速度计获取所述机器人的加速度信息，包括：

通过所述加速度计周期性获取所述机器人的加速度信息。

4.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括处理器和加速度计，其中，所述处理器用于：

其中，所述根据所述加速度信息获得加速度计算值，包括：

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，所述机器人包括存储器，所述存储器中保存有所述数值范围与所述计算因子的对应关系，所述对应关系根据所述倾斜角度的三角函数值设置。

6.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质用于存储程序数据，所述程序数据能够被执行以实现权利要求1-3中任一项所述的方法。