CN110281236A - 移动机器人及其安全监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动机器人及其安全监控方法，一种安全监控方法根据激光扫描机构探测到的环境特征构建环境地图；将环境地图无线传输至移动终端进行显示；若激光扫描机构探测到监控区域出现入侵物，则生成触发信息；其中，监控区域是用户在移动终端显示的环境地图中自定义的区域；另一种安全监控方法根据激光扫描机构探测到的环境特征构建环境地图；若位于激光扫描机构的探测范围内的巡防区域存在环境地图中未记载的环境特征，则生成触发信息；其中，巡防区域是用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域。本发明公开的一种移动机器人及其安全监控方法能够对监控区域进行探测，起到安全监控的作用，实现功能多样化。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种移动机器人及其安全监控方法。
背景技术
随着科技进步及机器人技术发展，在各领域出现了多种减轻甚至取代人工劳动的移动机器人，例如，用于对地面进行吸尘、清扫、拖地等的清洁机器人，用于与人类进行对话互动、肢体互动的家庭陪护机器人。由于室内环境复杂，现有技术中往往会采用激光扫描机构对周围环境探测，从而构建环境地图，便于进行路径规划，更加高效地遍历房间以及规避障碍物。
然而，发明人在实现本发明的过程中，发现存在以下问题：采用激光扫描机构的移动机器人功能过于单一，无法起到安全监控的作用。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中采用采用激光扫描机构的移动机器人功能过于单一，无法起到安全监控的作用的问题，提供一种移动机器人及其安全监控方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下一种技术方案：
一种移动机器人，包括：
机器本体；
驱动机构，被配置为驱动所述移动机器人在地面上移动；
激光扫描机构，被配置为探测所述移动机器人周围的环境特征；以及
控制模块，被配置为执行：
根据所述环境特征构建环境地图；
将所述环境地图无线传输至移动终端进行显示；
若所述激光扫描机构探测到监控区域出现入侵物，则生成触发信息；其中，所述监控区域是用户在移动终端显示的环境地图中自定义的区域。
可选的，移动终端响应于所述触发信息生成提示信息。
可选的，所述监控区域是用户操作移动终端的触控显示屏在环境地图中划定的区域。
可选的，所述环境地图为所述移动机器人周围的二维线形图或点云图。
为了解决上述技术问题，本发明还采用以下一种技术方案：
一种安全监控方法，应用于搭载有激光扫描机构的移动机器人，包括：
根据所述激光扫描机构探测到的环境特征构建环境地图；
将所述环境地图无线传输至移动终端进行显示；
若所述激光扫描机构探测到监控区域出现入侵物，则生成触发信息；其中，所述监控区域是用户在移动终端显示的环境地图中自定义的区域。
可选的，移动终端响应于所述触发信息生成提示信息。
为了解决上述技术问题，本发明还采用以下一种技术方案：
一种移动机器人，包括：
机器本体；
驱动机构，被配置为驱动所述移动机器人在地面上移动；
激光扫描机构，被配置为探测所述移动机器人周围的环境特征；以及
控制模块，被配置为执行：
根据所述环境特征构建环境地图；
若位于所述激光扫描机构的探测范围内的巡防区域存在所述环境地图中未记载的环境特征，则生成触发信息；其中，所述巡防区域是用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域。
可选的，若位于所述激光扫描机构的探测范围内的巡防区域存在所述环境地图中未记载的两个间隔分布且处于移动状态的环境特征，则生成触发信息。
为了解决上述技术问题，本发明还采用以下一种技术方案：
一种安全监控方法，应用于搭载有激光扫描机构的移动机器人，包括：
根据所述激光扫描机构探测到的环境特征构建环境地图；
若位于所述激光扫描机构的探测范围内的巡防区域存在所述环境地图中未记载的环境特征，则生成触发信息；其中，所述巡防区域是用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域。
可选的，若位于所述激光扫描机构的探测范围内的巡防区域存在所述环境地图中未记载的两个间隔分布且处于移动状态的环境特征，则生成触发信息。
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变形形式。
图1是本发明实施例一种移动机器人的结构示意图；
图2是图1中移动机器人的底部结构示意图；
图3是本发明实施例的激光扫描机构的结构示意图；
图4是激光扫描机构的工作原理示意图；
图5是本发明一实施例中控制模块被配置执行的步骤流程图；
图6是移动机器人与移动终端之间通过服务器进行无线传输的架构示意图；
图7是显示有环境地图的移动终端的示意图；
图8是本发明实施例一种安全监控方法的步骤流程图；
图9是本发明又一实施例中控制模块被配置执行的步骤流程图；
图10是在激光扫描机构的探测范围内定义了巡防区域的原理示意图；
图11是本发明又一实施例一种安全监控方法的步骤流程图。
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，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
移动机器人可以是家庭服务机器人、传菜机器人、接待服务机器人、清洁机器人等中的任意一种，在此不做限定。如下以移动机器人为清洁机器人为例进行说明。
图1是本发明实施例一种移动机器人的结构示意图，图2是图1中移动机器人的底部结构示意图。在本发明实施例中，移动机器人10包括：机器本体100、驱动机构200、激光扫描机构300、控制模块400。
驱动机构200装配于机器本体100，被配置为驱动移动机器人10在地面上移动。在本发明实施例中，驱动机构200可以包括设于机器本体100底部的左轮210和右轮220，左轮210和右轮220以机器本体100的中轴线对称地布置。为了实现旋转和移动的功能，左轮210和右轮220分别各自连接一个马达，即驱动左轮210转动的左轮马达、驱动右轮220转动的右轮马达。
在本发明实施例中，左轮210和右轮220为圆形轮，其轮辋上套设橡胶轮胎，橡胶轮胎的外表面设有防滑突起或纹理，以增加左轮210和右轮220在地面上转动时的摩擦力和抓地力，适应表面光滑的地板砖、木质地板以及表面粗糙的地毯等不同类型的地面。在其他实施例中，驱动机构还可以包括设于机器本体100底部的左履带轮和右履带轮以及驱动左履带轮转动的左履带轮马达和驱动右履带轮转动的右履带轮马达。
为了提高移动过程中的稳定性以及便于转向，机器本体100的底部还可以设置有至少一个万向轮230，万向轮230优先地设于中轴线上，基于此，万向轮230与左轮210和右轮220呈等腰三角形分布于机器本体100底部。
在本发明实施例中，移动机器人10具备将地面上的灰尘、杂物等垃圾吸入的功能，为了实现将垃圾吸入的功能，清洁机构包括：设于机器本体100内部的风机组件(图中未示出)以及设于机器本体100且用于储存从地面上吸入的垃圾的尘盒500。尘盒500设于机器本体100的顶部位置的容置槽内，并能够从容置槽内取出以及将尘盒500安装于容置槽内。在其他实施例中，尘盒500可拆卸地装配于机器本体100后方的侧部。
除了具备将垃圾吸入的功能，移动机器人10还可以具备对地面进行擦拭的功能，例如，在移动机器人10偏后的底部装配拖地组件，以拖地组件擦拭地面的方式不同来区分，拖地组件可以是平推式拖地，也可以是滚动式拖地；以拖地组件对地面进行擦拭时是否沾水来区分，拖地组件可以是干拖式，也可以是湿拖式。在其他实施例中，移动机器人10可以具备对地面进行擦拭的功能却不具备将垃圾吸入的功能。
激光扫描机构300也可以称作激光扫描测距仪，图3是本发明实施例的激光扫描机构300的结构示意图，图4是激光扫描机构300的工作原理示意图。激光扫描机构300包括安装座310、固定在安装座310上的马达320、以及可旋转地设于安装座310上的旋转部330，马达320通过诸如弹性带340、齿形带等传动部件带动旋转部330旋转。旋转部330内固定设有点状激光发射器311和摄像头312。在实际应用中，一旦旋转部330生产定型，点状激光发射器311和摄像头312的位置也被固定，使得点状激光发射器311发出激光射线311a的方向与摄像头312的光轴312a呈固定的夹角α。在本发明实施例中，采用现有技术中的三角测距法测量点状激光发射器311与被测物体OB之间的测量距离d，现对三角测距法做简单介绍：点状激光发射器311发出的激光射线311a入射到被测物体OB表面，摄像头312接收来自被测物体OB表面的扫描点的散射光线311b，散射光线311b经过摄像头312的透镜3121后成像于摄像头312的感光元件3122上，散射光线311b在感光元件3122上的成像光点到感光元件3122上有效成像区域一侧边缘的距离为x，x可以通过在感光元件3122中查找并计算成像光点的中心位置的像素坐标求得，在此不再赘述。依据三角测距法的位置关系和如下公式计算出测量距离d的值：
公式①q＝f*s/x；
公式②d＝q/sin(β)；
其中，β等于90°-α；s是点状激光发射器311与透镜3121中心点之间的距离；f是摄像头312的焦距。
在本发明实施例中，激光扫描机构300被配置为探测移动机器人10周围的环境特征，环境特征包括激光扫描机构300与周围物体之间的距离、周围物体相对于激光扫描机构300的方位等信息。
控制模块400可以包括微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，也可以包括CPU、PLC、DSP、SoC、FPGA等中的任意一种或多种。
如图5所示，控制模块400被配置为执行步骤S510、步骤S530、步骤S550，步骤S510包括根据环境特征构建环境地图，例如利用2D SLAM的算法HectorSLAM、KartoSLAM、CoreSLAM、LagoSLAM、GMapping、Cartographer等算法构建环境地图。环境地图是基于移动机器人10与周围物体之间的距离、方位等信息形成的点云图，或者是由点云图经过图形优化、拟合算法等处理后所形成的二维线形图。
步骤S530包括将环境地图无线传输至移动终端进行显示，移动终端可以是智能手机、平板电脑等设备，在本发明实施例中，如图6所示，移动机器人10先将环境地图通过无线传输的方式发送至服务器，再由服务器通过无线传输的方式发送至移动终端。在其他实施例中，移动机器人10也可以将环境地图直接通过无线传输的方式发送至移动终端。无线传输可以采用wifi通讯、ZigBee通讯、Bluetooth通讯、局域网通讯、互联网通讯等中的任意一种或多种。
如图7所示，移动终端显示有环境地图71。
步骤S550包括若激光扫描机构300探测到监控区域72出现入侵物，则生成触发信息；其中，监控区域72是用户在移动终端显示的环境地图71中自定义的区域。例如，用户操作移动终端的触控显示屏在环境地图71中划定监控区域72。在实际应用场景中，当用户准备离开家时，在环境地图71中的门口附近划定监控区域72，移动机器人10则会行进至门口附近对监控区域72进行探测；或者，用户预先在环境地图71中的门口附近划定了监控区域72，当用户准备离开家时，通过移动终端给移动机器人10发送启动探测功能的指令，移动机器人10则会行进至门口附近对监控区域72进行探测。
如果激光扫描机构300探测到监控区域72出现入侵物，则生成触发信息。在一实施例中，如果激光扫描机构300探测到监控区域72被侵占，则判定有入侵物进入监控区域72，能够在盗贼从门口闯入室内的情况下进行预警起到安全监控的作用。移动机器人10上可以装配有声音报警装置，声音报警装置响应于触发信息发出报警铃声。
在本发明实施例中，移动终端响应于触发信息生成提示信息。具体的，移动机器人10远程接收触发信息，进而生成提示信息，用户看到提示信息后可以采取报警等措施，起到远程安全监控的作用。
图8是本发明实施例一种安全监控方法的步骤流程图，该安全监控方法应用于搭载有激光扫描机构300的移动机器人10，安全监控方法包括：如下步骤：
步骤S810，根据激光扫描机构300探测到的环境特征构建环境地图。例如利用2DSLAM的算法构建环境地图。环境地图是基于移动机器人10与周围物体之间的距离、方位等信息形成的点云图，或者是由点云图经过图形优化、拟合算法等处理后所形成的二维线形图。
步骤S830，将环境地图无线传输至移动终端进行显示。移动终端可以是智能手机、平板电脑等设备，在本发明实施例中，如图6所示，移动机器人10先将环境地图通过无线传输的方式发送至服务器，再由服务器通过无线传输的方式发送至移动终端。在其他实施例中，移动机器人10也可以将环境地图直接通过无线传输的方式发送至移动终端。如图7所示，移动终端显示有环境地图71。
步骤S850，若激光扫描机构300探测到监控区域72出现入侵物，则生成触发信息；其中，监控区域72是用户在移动终端显示的环境地图71中自定义的区域。例如，用户操作移动终端的触控显示屏在环境地图71中划定监控区域72。在实际应用场景中，当用户准备离开家时，在环境地图71中的门口附近划定监控区域72，移动机器人10则会行进至门口附近对监控区域72进行探测；或者，用户预先在环境地图71中的门口附近划定了监控区域72，当用户准备离开家时，通过移动终端给移动机器人10发送启动探测功能的指令，移动机器人10则会行进至门口附近对监控区域72进行探测。
如果激光扫描机构300探测到监控区域72被侵占，则判定有入侵物进入监控区域72，能够在盗贼从门口私闯室内的情况下进行预警，起到安全监控的作用。移动机器人10上可以装配有声音报警装置，声音报警装置响应于触发信息发出报警铃声。
在本发明实施例中，移动终端响应于触发信息生成提示信息。具体的，移动机器人10远程接收触发信息，进而生成提示信息，用户看到提示信息后可以采取报警等措施，起到远程安全监控的作用。
本发明实施例提供的一种移动机器人及其安全监控方法，根据激光扫描机构300探测到的环境特征构建环境地图；将环境地图无线传输至移动终端进行显示；若激光扫描机构300探测到监控区域出现入侵物，则生成触发信息；其中，监控区域是用户在移动终端显示的环境地图中自定义的区域，能够对监控区域进行探测，起到安全监控的作用，实现功能多样化。
本发明又一实施例还提供一种移动机器人，本实施例中的该移动机器人的结构可以参考上述实施例中的移动机器人10，移动机器人包括：机器本体100、驱动机构200、激光扫描机构300、控制模块900。如下重点对控制模块900的功能配置进行解释说明。
如图9所示，控制模块900被配置为执行步骤S910和步骤S920，其中，步骤S910包括根据环境特征构建环境地图，例如利用2D SLAM的算法HectorSLAM、KartoSLAM、CoreSLAM、LagoSLAM、GMapping、Cartographer等算法构建环境地图。环境地图是基于移动机器人与周围物体之间的距离、方位等信息形成的点云图，或者是由点云图经过图形优化、拟合算法等处理后所形成的二维线形图。
参考图10所示，步骤S920包括若位于激光扫描机构300的探测范围3S内的巡防区域3R存在环境地图中未记载的环境特征3F，则生成触发信息；其中，巡防区域3R是用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域。探测范围3S可以是以激光扫描机构300为中心、360°范围的扫描区域。
就目前的技术而言，应用在移动机器人上的激光扫描机构300的探测范围可以达到半径为十几米，甚至几十米，然而，由于接近激光扫描机构300的最大探测范围的测量不准确，容易发生误判，因此，在本发明实施例中，以在探测范围3S内定义的区域作为巡防区域3R，例如，以用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域作为巡防区域3R，控件的形式、触发控件的方式可以根据实际应用的需要进行设定，巡防区域3R可以有多种样式、大小供用户选择。
在实际应用场景中，当用户准备离开家时，通过操作移动终端来触发定义巡防区域3R的控件，移动机器人则会在室内移动过程中对激光扫描机构300的探测范围3S内的巡防区域3R进行实时探测，如果巡防区域3R内出现了环境地图中未记载的环境特征3F，则会认为该环境特征3F属于入侵物，从而生成触发信息，能够对私闯室内的盗贼进行预警，扩大了安全监控的范围。
基于激光扫描机构300具有一定的高度，可以扫描到宠物猫的身体，甚至具有更高的高度，无法扫描到宠物猫的身体，而且，激光扫描机构300具有适当的高度，恰好能够扫描到人的双腿或双脚，因此，为了将室内饲养的宠物猫与私闯室内的盗贼进行识别区分，在一可选实施例中，若位于激光扫描机构300的探测范围3S内的巡防区域3R存在环境地图中未记载的两个间隔分布且处于移动状态的环境特征3F(参见图10中的两个环境特征3F)，则生成触发信息。两个间隔分布且处于移动状态的环境特征3F被认为是人的双腿或双脚。
本发明又一实施例还提供一种安全监控方法，图11是该安全监控方法的步骤流程图，该安全监控方法应用于搭载有激光扫描机构300的移动机器人，安全监控方法包括如下步骤：
步骤S111包括根据激光扫描机构300探测到的环境特征构建环境地图；例如利用2D SLAM的算法构建环境地图。环境地图是基于移动机器人与周围物体之间的距离、方位等信息形成的点云图，或者是由点云图经过图形优化、拟合算法等处理后所形成的二维线形图。
参考图10所示，步骤S112包括若位于激光扫描机构300的探测范围3S内的巡防区域3R存在环境地图中未记载的环境特征3F，则生成触发信息；其中，巡防区域3R是用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域。探测范围3S可以是以激光扫描机构300为中心、360°范围的扫描区域。
在本发明实施例中，以在探测范围3S内定义的区域作为巡防区域3R，例如，以用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域作为巡防区域3R，控件的形式、触发控件的方式可以根据实际应用的需要进行设定，巡防区域3R可以有多种样式、大小供用户选择。
在实际应用场景中，当用户准备离开家时，通过操作移动终端来触发定义巡防区域3R的控件，移动机器人则会在室内移动过程中对激光扫描机构300的探测范围3S内的巡防区域3R进行实时探测，如果巡防区域3R内出现了环境地图中未记载的环境特征3F，则会认为该环境特征3F属于入侵物，从而生成触发信息，能够对私闯室内的盗贼进行预警，扩大了安全监控的范围。
为了将室内饲养的宠物猫与私闯室内的盗贼进行识别区分，在一可选实施例中，若位于激光扫描机构300的探测范围3S内的巡防区域3R存在环境地图中未记载的两个间隔分布且处于移动状态的环境特征3F(参见图10中的两个环境特征3F)，则生成触发信息。两个间隔分布且处于移动状态的环境特征3F被认为是人的双腿或双脚。
本发明实施例提供的一种移动机器人及其安全监控方法，根据激光扫描机构300探测到的环境特征构建环境地图；若位于激光扫描机构300的探测范围内的巡防区域存在环境地图中未记载的环境特征，则生成触发信息；其中，巡防区域是用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域，能够在室内移动过程中对巡防区域进行实时探测，起到安全监控的作用，实现功能多样化。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一可选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种移动机器人，其特征在于，包括：
机器本体；
驱动机构，被配置为驱动所述移动机器人在地面上移动；
激光扫描机构，被配置为探测所述移动机器人周围的环境特征；以及
控制模块，被配置为执行：
根据所述环境特征构建环境地图；
将所述环境地图无线传输至移动终端进行显示；
若所述激光扫描机构探测到监控区域出现入侵物，则生成触发信息；其中，所述监控区域是用户在移动终端显示的环境地图中自定义的区域。
2.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，移动终端响应于所述触发信息生成提示信息。
3.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述监控区域是用户操作移动终端的触控显示屏在环境地图中划定的区域。
4.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述环境地图为所述移动机器人周围的二维线形图或点云图。
5.一种安全监控方法，应用于搭载有激光扫描机构的移动机器人，其特征在于，包括：
根据所述激光扫描机构探测到的环境特征构建环境地图；
将所述环境地图无线传输至移动终端进行显示；
若所述激光扫描机构探测到监控区域出现入侵物，则生成触发信息；其中，所述监控区域是用户在移动终端显示的环境地图中自定义的区域。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，移动终端响应于所述触发信息生成提示信息。
7.一种移动机器人，其特征在于，包括：
机器本体；
驱动机构，被配置为驱动所述移动机器人在地面上移动；
激光扫描机构，被配置为探测所述移动机器人周围的环境特征；以及
控制模块，被配置为执行：
根据所述环境特征构建环境地图；
若位于所述激光扫描机构的探测范围内的巡防区域存在所述环境地图中未记载的环境特征，则生成触发信息；其中，所述巡防区域是用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域。
8.根据权利要求7所述的移动机器人，其特征在于，若位于所述激光扫描机构的探测范围内的巡防区域存在所述环境地图中未记载的两个间隔分布且处于移动状态的环境特征，则生成触发信息。
9.一种安全监控方法，应用于搭载有激光扫描机构的移动机器人，其特征在于，包括：
根据所述激光扫描机构探测到的环境特征构建环境地图；
若位于所述激光扫描机构的探测范围内的巡防区域存在所述环境地图中未记载的环境特征，则生成触发信息；其中，所述巡防区域是用户触发移动终端的触控显示屏上的控件所定义的区域。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，若位于所述激光扫描机构的探测范围内的巡防区域存在所述环境地图中未记载的两个间隔分布且处于移动状态的环境特征，则生成触发信息。
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