CN110000813A - 机器人打滑检测方法、系统及装置 - Google Patents

机器人打滑检测方法、系统及装置 Download PDF

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杨庆辉
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0095Means or methods for testing manipulators

Abstract

本发明适用于机器人技术领域,提供了一种机器人打滑检测方法、系统及装置,该方法包括:获取机器人上主动轮的运动信息;获取所述机器人所处区域的环境观测信息;通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息;当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态。本发明通过对所述主动轮的运动信息和所述实际运动信息的获取,以通过采用将获取到的机器人的实际运动信息与主动轮上的运动信息进行比较的方式,以对应判断主动轮是否发生打滑现象,防止了由于通过在从动轮上增加编码器比较主动轮与从动轮转速的方式导致的成本过高的现象。

Description

机器人打滑检测方法、系统及装置
技术领域
本发明属于机器人技术领域,尤其涉及一种机器人打滑检测方法、系统及装置。
背景技术
随着时代的发展人们生活水平的不断提高,机器人(Robot)的使用越来越频繁,机器人是自动执行工作的机器装置,它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动,它的任务是协助用户人类进行工作,例如生产业、建筑业或危险工种的工作,在机器人的使用过程中,为保障机器人的工作任务的正常进行,经常需要对机器人的使用状态进行检测,主动轮作为机器人行驶过程中的重要组成部件,其使用状态的稳定性尤为重要,因此,针对机器人上主动轮的打滑检测尤为重要。
现有的机器人打滑检测过程中,需要通过在主动轮和从动轮上设置编码器或里程器,通过里程器判断主动轮和从动轮的转速是否一致,不一致时则判定机器人打滑,现有的机器人打滑检测方法需要额外增加红外传感器或者电磁传感器,增加了成本,且结构设计更为复杂。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种机器人打滑检测方法,旨在解决现有的机器人打滑检测过程中,由于需要额外增加红外传感器或者电磁传感器所导致的成本过高的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种机器人打滑检测方法,所述方法包括:
获取机器人上主动轮的运动信息;
获取所述机器人所处区域的环境观测信息;
通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息;
当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态。
本发明实施例的另一目的在于提供一种机器人打滑检测系统,所述系统包括:
运动信息获取模块,用于获取机器人上主动轮的运动信息,获取所述机器人所处区域的环境观测信息,并通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息;
运动状态判断模块,用于当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态。
本发明实施例的另一目的在于提供一种机器人打滑检测装置,包括存储设备以及处理器,所述存储设备用于存储计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序以使所述机器人打滑检测装置执行上述的机器人打滑检测方法。
本发明实施例的另一目的在于提供一种存储介质,其特征在于,其存储有上述的机器人打滑检测装置中所使用的计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述的机器人打滑检测方法的步骤。
本发明实施例,通过对所述主动轮的运动信息和所述实际运动信息的获取,以通过采用将获取到的机器人的实际运动信息与主动轮上的运动信息进行比较的方式,以对应判断主动轮是否发生打滑现象,防止了由于通过在从动轮上增加编码器比较主动轮与从动轮转速的方式导致的成本过高的现象。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的机器人打滑检测方法的流程图;
图2是本发明第二实施例提供的机器人打滑检测方法的流程图;
图3是本发明第三实施例提供的机器人打滑检测方法的流程图;
图4是本发明第四实施例提供的机器人打滑检测系统的结构示意图;
图5是本发明第五实施例提供的机器人打滑检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。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。
现有的机器人打滑检测方法需要额外增加红外传感器或者电磁传感器,增加了成本,且结构设计更为复杂,因此,本发明通过采用将获取到的机器人的实际运动信息与主动轮上的运动信息进行比较的方式,以对应判断主动轮是否发生打滑现象,防止了由于通过在从动轮上增加编码器比较主动轮与从动轮转速的方式导致的成本过高的现象。
为了说明本发明所述的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
请参阅图1,是本发明第一实施例提供的机器人打滑检测方法的流程图,包括步骤:
步骤S10,获取机器人上主动轮的运动信息;
其中,所述主动轮上设有里程计,该步骤中通过实时获取里程计中的信息,以对应获取所述主动轮的运动信息,具体的,所述主动轮的运动信息中存储有所述主动轮的当前位置、当前转动以及当前加速度的参数,该步骤中通过所述运动轮的运动信息的获取,以有效方便后续对所述主动轮的打滑检测的判断,提高了所述机器人打滑检测方法的准确性;
优选的,该步骤中里程计上所述主动轮的运动信息可以采用无线信号、电信号或报文的方式进行传输,进而有效的方便了所述主动轮的运动信息的获取,提高了打滑检测效率;
步骤S20,获取所述机器人所处区域的环境观测信息;
其中,本实施例中通过激光雷达或摄像头获取多帧的环境观测信息,以获得激光点云或图像信息,具体的,该环境观测信息包括所述机器人所处的环境图像、环境坐标、环境水平高度、环境数值高度及环境坡度高度,该步骤中通过对所述环境观测信息的获取,有效的方便了后续针对所述实际运动信息的计算分析;
步骤S30,通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息;
其中,通过按照预设时间间隔控制激光雷达或摄像头间隔性的进行所述环境观测信息的获取,并通过对比各帧观测信息获取机器人的实际位置或速度的变化,以获取所述实际运动信息,优选的,所述预设时间间隔可以根据用户需求自主进行设置,例如1秒、2秒或3秒等;
步骤S40,当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态;
其中,当机器人主动轮处于打滑状态时,里程计内所记录的参数值为空转时的参数,该步骤中,通过相邻预设时间间隔内所述环境观测信息计算得到的所述实际运动信息为实际参数,因此,当实际参数与空转时的参数之间的所述运动差值大于所述预设阈值时,则判定当前所述主动轮处于空转状态,所述机器人当前已出现打滑现象;
本实施例中,通过对所述主动轮的运动信息和所述实际运动信息的获取,以通过采用将获取到的机器人的实际运动信息与主动轮上的运动信息进行比较的方式,以对应判断主动轮是否发生打滑现象,防止了由于通过在从动轮上增加编码器比较主动轮与从动轮转速的方式导致的成本过高的现象。
实施例二
请参阅图2,是本发明第二实施例提供的机器人打滑检测方法的流程图,包括步骤:
步骤S11,获取机器人上主动轮的运动信息;
其中,所述主动轮上设有里程计,该步骤中通过实时获取里程计中的信息,以对应获取所述主动轮的运动信息,该步骤中通过所述运动轮的运动信息的获取,以有效方便后续对所述主动轮的打滑检测的判断,提高了所述机器人打滑检测方法的准确性,所述主动轮的运动信息包括位置信息、速度信息或加速度信息中的一种或多种的组合;
优选的,该步骤中里程计上所述主动轮的运动信息可以采用无线信号、电信号或报文的方式进行传输,进而有效的方便了所述主动轮的运动信息的获取,提高了打滑检测效率;
步骤S21,获取所述机器人所处区域的环境观测信息;
其中,本实施例中通过激光雷达或摄像头获取多帧的环境观测信息,以获得激光点云或图像信息,具体的,该环境观测信息包括所述机器人所处的环境图像、环境坐标、环境水平高度、环境数值高度及环境坡度高度,该步骤中通过对所述环境观测信息的获取,有效的方便了后续针对所述实际运动信息的计算分析;
步骤S31,通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息;
其中,通过按照预设时间间隔控制激光雷达或摄像头间隔性的进行所述环境观测信息的获取,并通过对比各帧观测信息获取机器人的实际位置或速度的变化,以获取所述实际运动信息,优选的,所述预设时间间隔可以根据用户需求自主进行设置,例如1秒、2秒或3秒等;
步骤S41,当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态;
其中,当机器人主动轮处于打滑状态时,里程计内所记录的参数值为空转时的参数,该步骤中,通过相邻预设时间间隔内所述环境观测信息计算得到的所述实际运动信息为实际参数,因此,当实际参数与空转时的参数之间的所述运动差值大于所述预设阈值时,则判定当前所述主动轮处于空转状态,所述机器人当前已出现打滑现象;
步骤S51,生成规避障碍物的优化路径,并根据所述优化路径控制所述机器人执行对应的脱困操作;
其中,生成所述优化路径所采用的方式可以为对所述机器人的行驶路径进行优化,具体的,本实施例中对所述行驶路径进行优化所采用的方式包括:
(1)控制所述机器人反向行驶,并当反向行驶距离等于预设距离时,根据所述行驶路径再次控制所述机器人进行行驶;
(2)控制所述机器人反向行驶,并当反向行驶距离等于预设距离时,控制所述机器人进行弧线行驶,并当弧线行驶距离等于预设距离时,控制所述机器人返回至所述行驶路径;
(3)控制所述机器人按照预设转动角度执行转向行驶,并当转向行驶距离等于预设距离时,控制所述机器人返回至所述行驶路径;
本实施例中,通过对所述主动轮的运动信息和所述实际运动信息的获取,以通过采用将获取到的机器人的实际运动信息与主动轮上的运动信息进行比较的方式,以对应判断主动轮是否发生打滑现象,防止了由于通过在从动轮上增加编码器比较主动轮与从动轮转速的方式导致的成本过高的现象,且本实施例中,通过生成规避障碍物的优化路径的设计,能有效的控制所述机器人执行脱困操作,防止了所述机器人由于长时间打滑所导致的损坏。
实施例三
请参阅图3,是本发明第三实施例提供的机器人打滑检测方法的流程图,包括步骤:
步骤S12,获取机器人上主动轮的运动信息;
步骤S22,获取所述机器人所处区域的环境观测信息;
步骤S32,通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息;
步骤S42,当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态;
步骤S52,优化所述机器人的运动状态,并根据优化后的所述运动状态控制所述机器人执行对应的脱困操作;
其中,所述运动状态包括行驶角度、行驶高度、行驶速度、行驶加速度、总体重量和行驶路径,具体的,该步骤中优化所述运动状态所采用的方式可以为:
(1)控制行驶角度持续进行变化,直至判断到所述运动差值小于所述预设阈值,其中,通过采用方波触发信号的方式以对应进行行驶角度的持续变化控制,例如第一秒内控制所述主动轮以正向60°的方式进行持续转动,第二秒内控制所述主动轮以反向60°的方式进行持续转动,第三秒内控制所述主动轮以正向60°的方式进行持续转动……直至判断到所述运动差值小于所述预设阈值;
(2)控制行驶高度进行变化,其中,在机器人的机器腿上设有延伸驱动装置,通过控制所述延伸驱动装置以对机器腿的高度进行延伸;
(3)控制总体重量进行变化,其中,当判断到机器人处于空转状态时,控制增大机器人的重量,以增大所述主动轮与地面的接触面,并同时增大主动轮与地面的摩擦力,以防止所述机器人发生空转;
本实施例中,通过对所述主动轮的运动信息和所述实际运动信息的获取,以通过采用将获取到的机器人的实际运动信息与主动轮上的运动信息进行比较的方式,以对应判断主动轮是否发生打滑现象,防止了由于通过在从动轮上增加编码器比较主动轮与从动轮转速的方式导致的成本过高的现象,且本实施例中,通过优化所述机器人的运动状态的设计,能有效的控制所述机器人执行脱困操作,防止了所述机器人由于长时间打滑所导致的损坏。
实施例4
请参阅图4,是本发明第四实施例提供的机器人打滑检测系统100的结构示意图,所述系统包括:
运动信息获取模块10,用于获取机器人上主动轮的运动信息,获取所述机器人所处区域的环境观测信息,并通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息,其中,所述主动轮上设有里程计,该模块中通过实时获取里程计中的信息,以对应获取所述主动轮的运动信息,该模块中通过所述运动轮的运动信息的获取,以有效方便后续对所述主动轮的打滑检测的判断,提高了所述机器人打滑检测方法的准确性,所述主动轮的运动信息包括位置信息、速度信息或加速度信息中的一种或多种的组合。
优选的,该模块中里程计上所述主动轮的运动信息可以采用无线信号、电信号或报文的方式进行传输,进而有效的方便了所述主动轮的运动信息的获取,提高了打滑检测效率。
其中,所述运动信息获取模块10还用于:通过预置的激光雷达设备或者图像获取设备,获取所述环境观测信息,其中,本实施例中通过激光雷达或摄像头获取多帧的环境观测信息,以获得激光点云或图像信息,具体的,该环境观测信息包括所述机器人所处的环境图像、环境坐标、环境水平高度、环境数值高度及环境坡度高度,该模块中通过对所述环境观测信息的获取,有效的方便了后续针对所述实际运动信息的计算分析。
具体的,所述运动信息获取模块10中,通过按照预设时间间隔控制激光雷达或摄像头间隔性的进行所述环境观测信息的获取,并通过对比各帧观测信息获取机器人的实际位置或速度的变化,以获取所述实际运动信息,优选的,所述预设时间间隔可以根据用户需求自主进行设置,例如1秒、2秒或3秒等。
运动状态判断模块11,用于当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态,其中,当机器人主动轮处于打滑状态时,里程计内所记录的参数值为空转时的参数,该模块中,通过相邻预设时间间隔内所述环境观测信息计算得到的所述实际运动信息为实际参数,因此,当实际参数与空转时的参数之间的所述运动差值大于所述预设阈值时,则判定当前所述主动轮处于空转状态,所述机器人当前已出现打滑现象。
进一步的,所述机器人打滑检测系统100包括:
路径优化模块12,用于生成规避障碍物的优化路径,根据所述优化路径控制所述机器人执行对应的脱困操作,其中,生成所述优化路径所采用的方式可以为对所述机器人的行驶路径进行优化,具体的,本实施例中对所述行驶路径进行优化所采用的方式包括:
(1)控制所述机器人反向行驶,并当反向行驶距离等于预设距离时,根据所述行驶路径再次控制所述机器人进行行驶;
(2)控制所述机器人反向行驶,并当反向行驶距离等于预设距离时,控制所述机器人进行弧线行驶,并当弧线行驶距离等于预设距离时,控制所述机器人返回至所述行驶路径;
(3)控制所述机器人按照预设转动角度执行转向行驶,并当转向行驶距离等于预设距离时,控制所述机器人返回至所述行驶路径。
更进一步的,所述路径优化模块12还用于:优化所述机器人的运动状态,并根据优化后的所述运动状态控制所述机器人执行对应的脱困操作,其中,所述运动状态包括行驶角度、行驶高度、行驶速度、行驶加速度、总体重量和行驶路径,具体的,该模块中优化所述运动状态所采用的方式可以为:
(1)控制行驶角度持续进行变化,直至判断到所述运动差值小于所述预设阈值,其中,通过采用方波触发信号的方式以对应进行行驶角度的持续变化控制,例如第一秒内控制所述主动轮以正向60°的方式进行持续转动,第二秒内控制所述主动轮以反向60°的方式进行持续转动,第三秒内控制所述主动轮以正向60°的方式进行持续转动……直至判断到所述运动差值小于所述预设阈值;
(2)控制行驶高度进行变化,其中,在机器人的机器腿上设有延伸驱动装置,通过控制所述延伸驱动装置以对机器腿的高度进行延伸;
(3)控制总体重量进行变化,其中,当判断到机器人处于空转状态时,控制增大机器人的重量,以增大所述主动轮与地面的接触面,并同时增大主动轮与地面的摩擦力,以防止所述机器人发生空转。
本实施例中,通过对所述主动轮的运动信息和所述实际运动信息的获取,以通过采用将获取到的机器人的实际运动信息与主动轮上的运动信息进行比较的方式,以对应判断主动轮是否发生打滑现象,防止了由于通过在从动轮上增加编码器比较主动轮与从动轮转速的方式导致的成本过高的现象,且本实施例中,通过优化所述机器人的运动状态或行驶路径的设计,能有效的控制所述机器人执行脱困操作,防止了所述机器人由于长时间打滑所导致的损坏。
实施例五
请参阅图5,是本发明第五实施例提供的机器人打滑检测装置101,包括存储设备以及处理器,所述机器人打滑检测装置101与机器人电性连接,所述存储设备用于存储计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序以使所述机器人打滑检测装置101执行上述的机器人打滑检测方法。
本实施例还提供了一种存储介质,其上存储有上述机器人打滑检测装置中所使用的计算机程序,该程序在执行时,包括如下步骤:
获取机器人上主动轮的运动信息;
获取所述机器人所处区域的环境观测信息;
通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息;
当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态。所述的存储介质,如:ROM/RAM、磁碟、光盘等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元或模块完成,即将存储装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。实施方式中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中,上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。另外,各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本申请的保护范围。
本领域技术人员可以理解,图4中示出的组成结构并不构成对本发明的机器人打滑检测系统的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置,而图1-3中的机器人打滑检测方法亦采用图4中所示的更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置来实现。本发明所称的单元、模块等是指一种能够被所述机器人打滑检测系统中的处理器(图未示)所执行并功能够完成特定功能的一系列计算机程序,其均可存储于所述机器人打滑检测系统的存储设备(图未示)内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人打滑检测方法,其特征在于,所述方法包括:
获取机器人上主动轮的运动信息;
获取所述机器人所处区域的环境观测信息;
通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息;
当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态。
2.如权利要求1所述的机器人打滑检测方法,其特征在于,所述获取所述机器人所处区域的环境观测信息的步骤包括:
通过预置的激光雷达设备或者图像获取设备,获取所述环境观测信息。
3.如权利要求1所述的机器人打滑检测方法,其特征在于,所述主动轮的运动信息包括位置信息、速度信息或加速度信息中的一种或多种的组合。
4.如权利要求1所述的机器人打滑检测方法,其特征在于,所述判定所述机器人处于打滑状态的步骤之后,所述方法还包括:
生成规避障碍物的优化路径;
根据所述优化路径控制所述机器人执行对应的脱困操作。
5.如权利要求1所述的机器人打滑检测方法,其特征在于,所述判定所述机器人处于打滑状态的步骤之后,所述方法还包括:
优化所述机器人的运动状态,并根据优化后的所述运动状态控制所述机器人执行对应的脱困操作。
6.一种机器人打滑检测系统,其特征在于,所述系统包括:
运动信息获取模块,用于获取机器人上主动轮的运动信息,获取所述机器人所处区域的环境观测信息,并通过对比不同时间所获取的所述环境观测信息中所述机器人的位置变化,以获取所述机器人的实际运动信息;
运动状态判断模块,用于当所述主动轮的运动信息与所述实际运动信息之间的运动差值大于预设阈值时,判定所述机器人处于打滑状态。
7.如权利要求6所述的机器人打滑检测系统,其特征在于,所述运动信息获取模块还用于:
通过预置的激光雷达设备或者图像获取设备,获取所述环境观测信息。
8.如权利要求6所述的机器人打滑检测系统,其特征在于,所述机器人打滑检测系统包括:
路径优化模块,用于生成规避障碍物的优化路径,根据所述优化路径控制所述机器人执行对应的脱困操作。
9.一种机器人打滑检测装置,其特征在于,包括存储设备以及处理器,所述存储设备用于存储计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序以使所述机器人打滑检测装置执行根据权利要求1至5任一项所述的机器人打滑检测方法。
10.一种存储介质,其特征在于,其存储有权利要求9所述的机器人打滑检测装置中所使用的计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的机器人打滑检测方法的步骤。
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