CN110509781A - 一种控制移动设备行进的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种控制移动设备行进的方法及装置,其中方法包括:第一视觉装置采集第一行进方向上的第一环境数据,控制器根据确定移动设备的目标转速与目标转向角并发送给驱动装置,驱动装置根据目标转速与目标转向角确定移动设备的各个驱动轮的转速,并控制各个驱动轮按照各自的转速转动,实现差速转向。本发明实施例中,通过第一视觉装置、控制器和驱动装置可以自动地实现对移动设备的行进方向进行控制,而无需人为发送控制指令,从而可以提高控制的效率;且,本发明实施例无需设置舵机和连杆,从而该控制过程无需依赖连杆的焊接质量,并可以为移动设备节省较大的空间、降低了结构复杂度,提高了控制的准确性和灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理领域,尤其涉及一种控制移动设备行进的方法及装置。
背景技术
现阶段,自主行走的移动设备越来越多地应用到人们的生产和生活中,例如移动机器人,移动机器人可以自主地完成各种行走任务,比如与运输、配送、客户服务等相关的行走任务;相应地,常见的移动机器人可以包括送餐机器人、载货机器人、消防机器人、自动导航小车(Automated Guided Vehicle,AGV)、银行酒店服务类机器人等等。以载货机器人为例,载货机器人上一般装载有移动底盘系统、控制系统、载物系统等,其中底盘系统包括底盘悬挂及支撑构件和设置在底盘板件底部的至少两个驱动轮,底盘支撑构件的顶部可以通过模块化结构设计,能够适用于承载各种货物;如此,载货机器人可以通过基于任务指令生成的控制系统指令以驱动驱动轮带动底盘实现自主路径规划、避障等行走功能,从而将货物运载至任务目标位置。
舵机控制为现有较为常用的一种控制移动机器人行进的方法,以移动机器人上装载四轮驱动底盘系统为例,具体实施中,舵机可以分别通过四个连杆连接四个差速轮(方向固定,靠与地面的硬摩擦实现转向),在需要控制移动机器人的行进方向时,用户可以向舵机发送控制指令,如此,舵机可以根据控制指令带动四个连杆的扭动,从而控制四个差速轮实现转向。然而,该种方式需要人为控制移动机器人的行进方向,导致控制效率较差;且,连杆与差速轮一般通过焊接方式连接,从而移动机器人的行进方向极为依赖连杆的焊接质量,若焊接质量较差,则移动机器人的行进方向准确性较差。
综上,目前亟需一种控制移动设备行进的方法,用以准确且高效地控制移动设备(比如移动机器人)的行进方向。
发明内容
本发明实施例提供一种控制移动设备行进的方法,用以准确且高效地控制移动设备的行进方向。
第一方面,本发明实施例提供的一种控制移动设备行进的方法,所述移动设备包括依次连接的第一视觉装置、控制器和驱动装置;所述方法包括:
所述第一视觉装置采集第一行进方向上的第一环境数据,相应地,所述控制器从所述第一视觉装置获取所述第一环境数据,根据所述第一环境数据确定所述移动设备的目标转速与目标转向角并发送给所述驱动装置,进一步地,所述驱动装置根据所述目标转速与所述目标转向角分别确定所述移动设备的各个驱动轮的转速,并控制所述各个驱动轮按照所述各个驱动轮的转速进行转动。
在上述设计中,第一视觉装置在行进过程中可以获取周围的环境信息,进而控制器可以根据周围的环境信息确定移动设备的目标转速和目标转向角,并可以由驱动装置根据目标转速和目标转向角确定各个驱动轮的转速,如此,通过第一视觉装置、控制器和驱动装置可以自动地实现对移动设备的行进方向进行控制,无需人为发送控制指令,从而可以提高控制的效率;且,上述设计无需设置舵机和连杆,从而该控制过程无需依赖连杆的焊接质量,并可以为移动设备节省较大的空间,如此,可以提高控制的准确性和灵活性。
在一种可能的设计中,所述移动设备还包括角度检测装置,所述角度检测装置分别与所述控制器和所述驱动装置连接;所述角度检测装置检测所述移动设备的当前转向角,并将所述当前转向角发送给所述驱动装置;相应地,所述驱动装置根据所述当前转向角调整所述各个驱动轮的转速,以使所述移动设备行进至所述目标转向角时所述各个驱动轮的转速差小于第一预设阈值。
在上述设计中,通过角度检测装置与驱动装置形成闭环控制链路,可以实时地检测当前转向角,并可以根据当前转向角调整各驱动轮的转速,从而可以实现对行进方向的平滑控制,提高转向的稳定性;且,该控制方法可以根据实际场景进行调整,能够面对行进过程中的各种突发情况,从而更加满足实际需要。
在一种可能的设计中,所述移动设备还包括第二视觉装置;所述驱动装置若确定所述移动设备的当前行进方向为第一行进方向,则通过所述控制器控制所述第一视觉装置处于工作状态,以及,若确定所述移动设备的当前行进方向为第二行进方向,则通过所述控制器控制所述第二视觉装置处于工作状态;所述第二行进方向与所述第一行进方向相反。
在上述设计中,通过驱动装置监控移动设备的当前行进方向,可以实现第一行进方向和第二行进方向的灵活切换,且,通过控制当前行进方向对应的视觉装置处于工作状态,并控制当前未行进方向对应的视觉装置处于不工作状态,可以避免功能部件执行无用操作,从而可以节省系统的资源,提高控制的效率。
在一种可能的设计中,所述移动设备还包括超声采集装置,所述超声采集装置采集所述移动设备侧向的第二环境数据并发送给所述控制器;相应地,所述控制器若确定所述第二环境数据符合所述目标转向角的避障距离,则根据所述第一环境数据确定所述移动设备的目标转速与目标转向角之前。
在上述设计中,通过基于移动设备与第一侧向和/或第二侧向的障碍物的距离确定是否可以执行转向,可以避免移动设备碰撞到第一侧向和/或第二侧向的障碍物。
第二方面,本发明实施例提供的一种移动设备,包括依次连接的第一视觉装置、控制器和驱动装置;
所述第一视觉装置,用于采集第一行进方向上的第一环境数据并发送给所述控制器;
所述控制器,用于根据所述第一环境数据确定所述移动设备的目标转速与目标转向角并发送给所述驱动装置;
所述驱动装置,用于根据所述目标转速与所述目标转向角分别确定所述移动设备的各个驱动轮的转速,并控制所述各个驱动轮按照所述各个驱动轮的转速进行转动。
在一种可能的设计中,所述移动设备还包括角度检测装置,所述角度检测装置分别与所述控制器和所述驱动装置连接;所述角度检测装置,用于检测所述移动设备的当前转向角,并将所述当前转向角发送给所述驱动装置;相应地,所述驱动装置,还用于根据所述当前转向角调整所述各个驱动轮的转速,以使所述移动设备行进至所述目标转向角时所述各个驱动轮的转速差小于第一预设阈值。
在一种可能的设计中,所述移动设备还包括第二视觉装置;所述驱动装置,用于若确定所述移动设备的当前行进方向为第一行进方向,则通过所述控制器控制所述第一视觉装置处于工作状态,以及,若确定所述移动设备的当前行进方向为第二行进方向,则通过所述控制器控制所述第二视觉装置处于工作状态;所述第二行进方向与所述第一行进方向相反。
在一种可能的设计中,所述移动设备还包括超声采集装置;所述超声采集装置,用于采集所述移动设备侧向的第二环境数据并发送给所述控制器;相应地,所述控制器,还用于确定所述第二环境数据符合所述目标转向角的避障距离。
在一种可能的设计中,所述第一视觉装置包括RGB摄像头、结构光投射器和结构光深度感应器。
在一种可能的设计中,所述移动设备的各个轮的转动范围为[-45°,45°]。
第三方面,本发明实施例提供的一种计算设备,包括至少一个处理单元以及至少一个存储单元,其中,所述存储单元存储有计算机程序,当所述程序被所述处理单元执行时,使得所述处理单元执行如上述第一方面任意所述的控制移动设备行进的方法。
第四方面,本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质,其存储有可由计算设备执行的计算机程序,当所述程序在所述计算设备上运行时,使得所述计算设备执行如上述第一方面任意所述的控制移动设备行进的方法。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍,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,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种通用底盘的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种第一轮轴组件的仰视结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种移动设备的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种控制系统的架构示意图;
图5为本发明实施例中提供的一种控制移动设备行进的方法对应的交互流程示意图;
图6为本发明实施例提供的一种驱动装置规划路径的示意图;
图7为本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图;
图8为本发明实施例提供的一种后端设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中,移动设备可以包括通用底盘和设置在通用底盘上的各个功能部件。图1为本发明提供的一种通用底盘的结构示意图,如图1所示,通用底盘可以包括底盘板件100、分别设置在底盘板件100底面的第一轮轴组件211和第二轮轴组件212;其中,第一轮轴组件211可以包括驱动轮201、驱动轮202以及连接驱动轮201和驱动轮202的第一轮轴221,第二轮轴组件212可以包括驱动轮203、驱动轮204以及连接驱动轮203和驱动轮204的第二轮轴222。本发明实施例中,设定驱动轮201为移动设备的左前驱动轮,驱动轮202为移动设备的右前驱动轮,驱动轮201和驱动轮202组成前驱动轮组,第一轮轴组件211为前轮轴组件,第一轮轴组件211的正向行进方向为第一行进方向(如图1中的方向a1);相应地,设定驱动轮203为移动设备的左后驱动轮,驱动轮204为移动设备的右后驱动轮,驱动轮203和驱动轮204组成后驱动轮组,第二轮轴组件212为后轮轴组件,第二轮轴组件212的正向行进方向为第二行进方向(如图1中的方向a2)。
如图1所示,每个轮轴上可以设置有与所在轮轴组件的驱动轮组一一对应且单独可控的驱动部件,每一对相互对应的驱动轮组和驱动部件可以传动连接;比如,第一轮轴221上设置有与前驱动轮组(即左前驱动轮201和右前驱动轮202)一一对应且单独可控的第一驱动部件,第二轮轴222上设置有与后驱动轮组(即左后驱动轮203和右后驱动轮204)一一对应且单独可控的第二驱动部件。进一步地,第一轮轴221和第二轮轴222可以分别通过回转支撑组件(图1未进行示意,参见图3所示的回转支撑组件230)安装在底盘板件100上,如此,第一轮轴221和第二轮轴222均可以相对于底盘板件100进行旋转,从而实现第一驱动轮组和第二驱动轮组的转向。
需要说明的是,图1仅是一种示例性的简单说明,并不构成对方案的限定,在具体实施中,驱动部件的数量可以由本领域技术人员根据经验进行设置,不作限定。下面列举两种可能的实现方式。
在一种可能的实现方式中,可以仅对第一轮轴组件211和第二轮轴组件212中的某一个轮轴组件设置驱动部件,比如仅在第一轮轴组件211的第一轮轴221上设置第一驱动部件,或者仅在第二轮轴组件212的第二轮轴222上设置第二驱动部件。以在第一轮轴组件211的第一轮轴221上设置第一驱动部件为例,当控制器输出差速控制信号给第一驱动部件后,第一驱动部件可以分别控制左前驱动轮201的转速和右前驱动轮202的转速,以使得左前驱动轮201和右前驱动轮202之间形成转速差,同时配合回转支撑组件实现前驱动轮组的转向;相应地,由于左前驱动轮201和右前驱动轮202分别与第一轮轴221固定连接,因此前驱动轮组的转向也会带动第一轮轴221转动,从而使得前驱动轮组通过回转支撑组件与底盘板件100之间形成相对转动。
在另一种可能的实现方式中,可以同时对第一轮轴组件211和第二轮轴组件212设置驱动部件,比如在第一轮轴组件211的第一轮轴221上设置第一驱动部件,并在第二轮轴组件212的第二轮轴222上设置第二驱动部件。当控制器分别输出差速控制信号给第一驱动部件和第二驱动部件后,第一驱动部件可以控制前驱动轮组的差速转向,第二驱动部件可以控制后驱动轮组的差速转向,由于前驱动轮组与第一轮轴221固定连接,后驱动轮组与第二轮轴222固定连接,因此前驱动轮组可以带动第一轮轴221转动,后驱动轮组可以带动第二轮轴222转动,从而使得前驱动轮组和后驱动轮组通过回转支撑组件与底盘板件100之间形成相对转动。
需要说明的是,在上述实现方式中,控制器发送给第一驱动部件的差速控制信号可以不同于控制器发送给第二驱动部件的差速控制信号。
下面以第一轮轴组件211为例描述轮轴组件的具体结构,第二轮轴组件212和第一轮轴组件211的结构可以对应设置。
图2为本发明实施例提供的一种第一轮轴组件211的仰视结构示意图,如图2所示,底盘板件100上可以设置有与底盘板件100固定连接的第一回转支撑组件230。其中,第一回转支撑组件230由第一转向主盘231和第一转向副盘232组成,第一转向主盘231与第一转向副盘232可以转动连接;第一转向主盘231与第一轮轴221可以固定连接,第一转向副盘232与底盘板件100可以固定连接。
此处,第一回转支撑组件230可以为回转支撑轴承,或者也可以为其他能够实现底盘板件100与第一轮轴221转动的零组件,具体不作限定。
如图2所示,第一转向主盘231上可以设置有第一角度编码器组件241,第一角度编码器组件241可以检测第一轮轴221与底盘板件100之间的相对转动角度及角度变化速度,便于第一驱动部件的精准控制。具体地,第一角度编码器组件241可以具有第一转向组件和第一角度检测装置,第一角度检测装置可以设置在第一转向组件的内部。
具体实施中,第一转向主盘231可绕垂直于底盘板件的轴线回转一定角度,由于第一转向主盘231与第一转向副盘232固定连接,因此,第一角度检测装置可以实时获取第一转向主盘231与第一转向副盘232的相对回转角度数据,该相对回转角度数据即为第一轮轴221相对于底盘板件100的相对回转角度数据;如此,可以根据该相对回转角度数据检测第一轮轴221绕垂直于底盘板件的轴线转过的角度,从而可以确定出移动设备的第一轮轴组件211中前驱动轮组的当前转向角,即移动设备的左前驱动轮201与右前驱动轮202的转向角。
可以理解地,本发明实施例可以仅在第一轮轴221的中心位置设置第一角度检测装置,或者也可以仅在第二轮轴222的中心位置设置第二角度检测装置,或者还可以在第一轮轴221的中心位置设置第一角度检测装置以及在第二轮轴222的中心位置设置第二角度检测装置。且,本发明实施例并不限定第一角度检测装置和/或第二角度检测装置的类型,比如,第一角度检测装置和第二角度检测装置可以为绝对值编码器,或者也可以为相对值编码器,不作限定。
基于图1和图2所示意的通用底盘,图3为本发明实施例提供的一种移动设备的结构示意图,如图3所示,底盘板件100的顶面上靠近左前驱动轮201和右前驱动轮202的中心位置可以设置有第一视觉装置101,第一视觉装置101的采集面可以与第一行进方向a1相同,从而可以采集第一行进方向a1周围的场景;相应地,底盘板件100的顶面上靠近左后驱动轮203和右后驱动轮204的中心位置还可以设置有第二视觉装置102,第二视觉装置102的采集面可以与第二行进方向a2相同,从而可以采集第二行进方向a2周围的场景。
需要说明的是,图3仅是一种示例性的简单说明,并不构成对方案的限定;在具体实施中,视觉装置的数量可以由本领域技术人员根据实际需要进行设置,不作限定。举例来说,本发明实施例可以仅在底盘板件的顶面设置第一视觉装置,相应地仅在第一轮轴组件211上设置第一角度检测装置;或者可以仅在底盘板件的顶面设置第二视觉装置,相应地仅在第二轮轴组件212上设置第二角度检测装置;或者可以在底盘板件的顶面同时设置第一视觉装置和第二视觉装置,相应地在第一轮轴组件211上设置第一角度检测装置、同时在第二轮轴组件212上设置第二角度检测装置。
本发明的下列实施例以在第一轮轴组件211上设置第一角度检测装置、在第二轮轴组件212上设置第二角度检测装置描述控制移动设备行进的方法的具体实现过程。
如图3所示,底盘板件100的顶面上还可以放置有控制器110、下位机121及其他承载负荷,比如控制线、控制接口等;控制器110可以通过控制接口与下位机121连接。其中,下位机121在硬件形态上可以为STM32开发板,在软件形态上可以为比例积分微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制算法,STM32开发板中可以拷贝有预设PID控制算法。本发明实施例中,左前驱动轮201、右前驱动轮202、左后驱动轮203、右后驱动轮204的轴线位置可以设置有分别与下位机121连接的第一电机、第二电机、第三电机和第四电机,具体实施中,在控制器110向下位机121发送控制指令后,下位机121可以通过第一电机控制左前驱动轮201的转速,通过第二电机控制右前驱动轮202的转速,通过第三电机控制左后驱动轮203的转速,并通过第四电机控制右后驱动轮204的转速。
为了便于描述,本发明实施例将第一电机、第二电机、第三电机、第四电机和下位机121构成的机构称为驱动装置。
如图3所示,第一轮轴221上设置有第一角度检测装置251,第二轮轴上设置有第二角度检测装置252,具体实施中,第一角度检测装置251可以实时检测前驱动轮组相对于底盘板件100的相对转向角,并可以将前驱动轮组的相对转向角发送给驱动装置,第二角度检测装置252可以实时检测后驱动轮组相对于底盘板件100的相对转向角,并可以将后驱动轮组的相对转向角发送给驱动装置;相应地,驱动装置可以基于前驱动轮组的相对转向角和后驱动轮组的相对转向角预估行进路径,并可以确定预估行进路径和预设行进路径的偏差值,使用预设PID控制方法实时计算待调整的前驱动轮组的转速差和后驱动轮组的转速差;进一步地,驱动装置可以基于前驱动轮组的转速差调整左前驱动轮201的转速和右前驱动轮202的转速,并基于后驱动轮组的转速差调整左后驱动轮203的转速和右后驱动轮204的转速,从而灵活调整移动装置的转向。
基于图1至图3所示的移动设备,图4为本发明实施例提供的一种控制系统的系统架构示意图,该控制系统可以用于控制移动设备的行进方向。如图4所示,控制系统可以包括依次连接的第一视觉装置101、控制器110和驱动装置。其中,驱动装置可以包括下位机121、设置在左前驱动轮201上的第一电机、设置在右前驱动轮202上的第二电机、设置在左后驱动轮203上的第三电机以及设置在右后驱动轮204的第四电机;控制器110可以通过控制接口与下位机121连接。
本发明实施例中,第一视觉装置101与控制器110、下位机121与第一电机~第四电机实现连接的方式可以有多种,比如可以通过有线方式实现连接,或者也可以通过无线方式实现连接,具体不作限定。
如图4所示,在一个示例中(为了便于描述,简称为示例一),控制系统可以仅包括第一视觉装置101、控制器110和驱动装置。在另一个示例中(为了便于描述,简称为示例二),控制系统除了可以包括第一视觉装置101、控制器110和驱动装置以外,还可以包括第一角度检测装置251,第一角度检测装置251可以设置在第一轮轴221的中心位置。在又一个示例中(为了便于描述,简称为示例三),控制系统除了可以包括第一视觉装置101、控制器110和驱动装置以外,还可以包括第二视觉装置102;如此,第一视觉装置101和第二视觉装置102可以分别与控制器110连接。在又一个示例中(为了便于描述,简称为示例四),控制系统除了可以包括第一视觉装置101、控制器110和驱动装置以外,还可以包括第二视觉装置102、第一角度检测装置251、第二角度检测装置252,第一角度检测装置251可以设置在第一轮轴221的中心位置,第二角度检测装置252可以设置在第二轮轴222的中心位置。
下面基于示例四描述本发明实施例中控制移动设备行进的方法的具体实现过程,示例一、示例二和示例三可以参照该过程进行实现,本发明实施例不再赘述。
一般来说,移动设备在完成具体任务时,通常可以先根据具体任务预估出一条行进路径,并控制移动设备按照预估的行进路径行进;然而,移动场景通常具有动态复杂性,比如移动场景内的某个或某些位置上在某一时刻出现了静态障碍物或动态障碍物,导致移动设备无法按照预估的行进路径行进,从而使得移动设备无法完成具体任务。
基于此,本发明实施例提供了一种实时控制移动设备行进的方法;具体地说,在移动设备行进的过程中,移动设备上的视觉装置可以实时地采集移动设备周围的环境数据并发送给控制器,控制器可以基于当前时刻的环境数据及移动设备的当前转向角、当前转向速度等因素,实时地计算出控制参数并发送给驱动装置,驱动装置可以根据控制参数实时地调整前驱动轮组和/或后驱动轮组的转速差或转向舵机角度,且驱动装置还可以根据角度检测装置检测到的驱动轮组的实际转向角对移动设备的转向角度和行走速度进行调整。
图5为本发明实施例提供的一种控制移动设备行进的方法对应的交互流程示意图,该方法包括:
步骤501,第一视觉装置获取第一行进方向的第一环境数据。
在控制移动设备完成具体任务的过程中,为了准确地调整转向角度和转向速度,移动设备需要实时地获取当前行进方向的环境数据。在一种实现方式中,移动设备上的第一视觉装置101和第二视觉装置102可以一直处于工作状态,比如移动设备按照第一行进方向a1运动时,第一视觉装置101和第二视觉装置102均实时地采集第一行进方向a1上的环境数据;然而,由于移动设备在某一时刻只会沿着某一行进方向运动,因此采用该种实现方式可能始终存在某一视觉装置执行无用操作,导致系统处理效率较低。
为了解决上述问题,在一种可能的实现方式中,移动设备可以根据第一电机和/或第二电机控制第一视觉装置101和第二视觉装置102的状态,比如驱动装置可以实时检测第一电机和/或第二电机的状态,若第一电机和/或第二电机在某一时刻带动左前驱动轮201和/或右前驱动轮202正向旋转,则可以确定移动设备在该时刻沿着第一行进方向a1运动,如此,驱动装置可以控制第一视觉装置101处于工作状态,并可以控制第二视觉装置102处于不工作状态(比如不为第二视觉装置102供电);相应地,若第一电机和/或第二电机在某一时刻带动左前驱动轮201和/或右前驱动轮202逆向旋转,则可以确定移动设备在该时刻沿着第二行进方向a2运动,如此,驱动装置可以控制第二视觉装置102处于工作状态,并可以控制第一视觉装置101处于不工作状态(比如不为第一视觉装置101供电)。
需要说明的是,上述仅是一种示例性的简单说明,并不构成对方案的限定,可以理解地,驱动装置可以根据第一电机、第二电机、第三电机和第四电机中的任意一个或任意多个控制第一视觉装置101和第二视觉装置102的状态,控制方式可以参照上述过程,不再赘述。
在该实现方式中,通过驱动装置监控移动设备的当前行进方向,可以实现第一行进方向和第二行进方向的灵活切换,且,通过控制当前行进方向对应的视觉装置处于工作状态,并控制当前未行进方向对应的视觉装置处于不工作状态,可以避免功能部件执行无用操作,从而可以节省系统的资源,提高控制的效率。
在另一种可能的实现方式中,移动设备也可以根据视觉语义信息控制第一视觉装置101和第二视觉装置102的状态。以移动设备为高铁兜售类服务机器人为例,可以在高铁兜售类服务机器人的前后两侧设置视觉传感器(即视觉装置),视觉传感器除了可以获取用于实现局部路径规划以及避障等功能的环境信息外,还可以获取当前环境语义信息,确定下一时刻的行进方向;比如,高铁兜售类服务机器人在当前位置向前行进的过程中,其前后侧设置的视觉传感器可以分别获取各自方向的视觉信息,若后侧设置的视觉传感器(比如摄像头)解析后侧的环境语义信息,确定在高铁兜售类服务机器人的后侧距离当前位置N米的地方有用户在招手,则视觉传感器可以解析为该招手用户存在购物需求;相应地,控制器在获取该信息后可以控制高铁兜售类服务机器人停止向前行进,并可以基于路径规划算法获取高铁兜售类服务机器人的目标任务路径,然后控制高铁兜售类服务机器人沿着目标任务路径向用户行进,直至完成兜售任务。
需要说明的是,上述仅是两种示例性的简单说明,并不构成对方案的限定,在具体实施中,控制视觉装置的状态的方式可以由本领域技术人员根据实际需要进行设置,或者也可以根据实际需要进行设置,具体不作限定。
下面以当前时刻移动设备沿着第一行进方向运动为例描述控制移动设备行进的方法的具体实现过程。
本发明实施例中,第一视觉装置101可以是深度视觉装置,用于获取当前空间环境对象的彩色(Red Green Blue,RGB)平面图像数据和当前空间环境对象的深度图像数据;其中,深度摄像头可以由多个功能部件构成,多个功能部件可以分别为RGB摄像头、结构光投射器和结构光深度感应器,结构光投射器可以为红外结构光投射器,结构光深度感应器可以为CMOS结构光深度感应器,或者也可以为其它类型,不作限定。具体实施中,第一视觉装置101在处于工作状态时,可以通过RGB摄像头按照第一预设周期拍摄得到第一行进方向a1上的场景平面图像,并可以通过红外结构光投射器按照第二预设周期发射红外结构光,当红外结构光投射器发射的红外结构光被障碍物反射回来后,该红外结构光可以被CMOS结构光深度感应器所接收;如此,第一视觉装置101可以根据发射的红外结构光与接收到的红外结构光确定第一行进方向a1上的景深信息,进而可以对场景平面图像和景深信息进行融合,以获得深度RGB场景图像信息。
其中,深度RGB场景图像可以包括场景平面图像和景深信息,场景平面图像的分辨率可以大于或等于640×480p,景深信息可以以一张彩色图像来表示,彩色图像的分辨率可以为1080p;相应地,景深信息可以为根据彩色图像确定出的第一视觉装置101当前所在的位置与第一行进方向a1上的障碍物的空间坐标。也就是说,第一环境数据可以包括第一行进方向a1上的场景平面图像和第一行进方向a1上的景深信息。
需要说明的是,第一预设周期和第二预设周期可以由本领域技术人员根据经验进行设置,或者也可以根据实际场景进行设置,第一预设周期与第二预设周期可以相同,或者也可以不同,具体不作限定。本发明实施例可以设置第一预设周期为24帧每秒~60帧每秒,并可以设置第二预设周期为20毫秒,通过每秒钟执行多次数据采集过程,可以使得移动设备较为精准地避开障碍物,保证移动设备的安全。
步骤502,控制器从第一视觉装置获取第一环境数据。
本发明实施例中,第一视觉装置101得到深度RGB场景图像信息后,控制器110可以从第一视觉装置101中获取深度RGB场景图像信息;相应地,控制器110可以根据深度RGB场景图像信息解析确定目标对象或障碍物对象的空间位置信息,并可以通过神经网络等算法对深度RGB场景进行分割,进而使用图像语义分析等方式解析分割后的深度RGB场景,确定出可以避开障碍物的新的路径。
在一个示例中,第一视觉装置101在获取到第一环境数据后,可以将第一环境数据存储在预设空间中,并可以将预设空间的访问权限开放给控制器110;如此,控制器110可以按照第三预设周期执行获取工作,比如可以每隔5ms访问一次预设空间,若确定预设空间中添加了新的第一环境数据,则可以将新的第一环境数据下载到控制器110的本地(比如磁盘、内存、外挂设备等)。
需要说明的是,上述仅是一种示例性的简单说明,并不构成对方案的限定,在具体实施中,控制器110也可以通过其它方式获取第一环境数据,比如控制器110可以通过预设通信协议从第一视觉装置101中获取第一环境数据,或者也可以由第一视觉装置101将第一环境数据发送给控制器110,具体不作限定。作为另一种示例,第一视觉装置101若确定第一环境数据采集完成,则可以实时地将第一环境数据发送给控制器110;作为又一种示例,第一视觉装置101也可以在每采集到预设数据量的第一环境数据时,将预设数据量的第一环境数据发送给控制器110。
步骤503,控制器根据第一环境数据,确定移动设备的目标转向角和目标转速。
具体实施中,控制器110在获取到第一环境数据后,可以解析第一环境数据得到第一行进方向a1上的场景平面图像和第一行进方向a1上的景深信息,进而可以使用预设视觉算法分析确定移动设备距离第一行进方向a1上的障碍物的距离以及第一行进方向a1的转向角。其中,预设视觉算法可以为现有的视觉算法,比如Stereo算法,或者也可以由本领域技术人员根据经验进行设置,不作限定。
进一步地,控制器110可以根据移动设备距离第一行进方向a1上的障碍物的距离以及第一行进方向a1的转向角确定移动设备的目标转向角和目标转速,其中,第一行进方向a1的转向角即可以为移动设备的目标转向角。特别地,该目标转向角和目标转速是指移动设备在当前时刻对应的目标转向角和目标转速,由于本发明实施例中移动设备实时采集行进方向的环境信息,因此,不同时刻移动设备的目标转向角和目标转速是不同的,且目标转向角和目标转速可以相对于目标对象(障碍物、目标任务点)的空间信息进行实时调整,具体调整过程可以参照步骤506~步骤508,此处不再赘述。
以当前时刻移动设备还未开始转向为例,在一种可能的实现方式中,控制器110可以根据预设避障距离、移动设备距离第一行进方向a1上的障碍物的距离以及移动设备的目标转向角确定移动设备的目标转速。举例来说,若移动设备距离第一行进方向a1上的障碍物的距离为5m,移动设备的目标转向角为右转10度,预设避障距离为3m,则移动设备需要在当前方向上行进2m的距离内实现右转10度,如此,控制器110可以根据2m和10度确定行进距离为2*pi/9(单位为米);进一步地,若转向时长设置为2分钟,则目标转速可以为4*pi/18(单位为米/分钟)。
步骤504,控制器将目标转向角和目标转速发送给驱动装置。
本发明实施例中,由于控制器110通过控制接口与驱动装置中的下位机121连接,因此,控制器110可以通过控制接口将移动设备的目标转向角和目标转速发送给下位机121。可以理解地,在其它的实施例中,控制器110也可以通过其它方式将移动设备的目标转向角和目标转速发送给下位机121,比如网线、光纤、蓝牙等,具体不作限定。
步骤505,驱动装置根据目标转向角和目标转速,分别确定各驱动轮的转速,并控制各驱动轮按照各自的转速运动。
在一个示例中,左前驱动轮201、右前驱动轮202、左后驱动轮203和右后驱动轮204中每个驱动轮在水平方向的角度开放范围可以为[-45°,45°],即每个驱动轮向左或向右的最大水平开放角度可以为0~45°中的任一角度;比如,左前驱动轮201、右前驱动轮202、左后驱动轮203和右后驱动轮204的角度开放范围可以均为[-25°,25°],或者,左前驱动轮201和右前驱动轮202的角度开放范围为[-35°,35°],左后驱动轮203和右后驱动轮204的角度开放范围为[-45°,45°]。在该示例中,通过设置左前驱动轮201、右前驱动轮202、左后驱动轮203和右后驱动轮204转动一定范围,使得移动设备可以最大可能地实现原地转弯,提高转弯的效率。
具体实施中,下位机121可以根据移动设备的目标转向角确定左前驱动轮201、右前驱动轮202、左后驱动轮203和右后驱动轮204的转速大小关系,比如若目标转向角为右转90度,则左前驱动轮201的转速需要大于右前驱动轮202的转速,且左后驱动轮203的转速需要大于右后驱动轮204的转速。进一步地,下位机121可以根据移动设备的目标转向角和目标转速确定左前驱动轮201、右前驱动轮202、左后驱动轮203和右后驱动轮204的转速,在移动设备还未开始转向时,由于当前时刻移动设备的转向角为0,即当前时刻移动设备的转向角与目标转向角的差值较大,因此,下位机121可以控制左前驱动轮201与右前驱动轮202具有较大的转速差,以及控制左后驱动轮203与右后驱动轮204具有较大的转速差;相应地,随着移动设备的运动,移动设备的转向角与目标转向角的差值越来越小,因此,下位机121可以控制左前驱动轮201与右前驱动轮202之间转速差逐渐缩小,以及控制左后驱动轮203与右后驱动轮204之间的转速差逐渐缩小;当移动设备的转向角与目标转向角的差值趋于0时,下位机121可以控制左前驱动轮201与右前驱动轮202具有相同的转速差,以及控制左后驱动轮203与右后驱动轮204具有相同的转速差。
本发明实施例中,下位机121可以通过控制第一~第四电机的驱动力控制左前驱动轮201、右前驱动轮202、左后驱动轮203和右后驱动轮204的转速,电机的驱动力越大,则电机对应的驱动轮的转速越快,电机的驱动力越小,则电机对应的驱动轮的转速越慢。举例来说,若下位机121确定的左前驱动轮201的转速为20圈每秒,右前驱动轮202的转速为10圈每秒,左后驱动轮203的转速为15圈每秒,右后驱动轮204的转速为8圈每秒,则第一~第四电机的驱动力大小排序可以为:第一电机>第三电机>第二电机>第四电机。
步骤306,第一角度检测装置采集第一轮轴的当前转向角。
本发明实施例中,第一角度检测装置251采集第一轮轴221的当前转向角的方式可以有多种,下面列举两种可能的实现方式。
在一种可能的实现方式中,驱动装置可以在需要执行角度控制时向第一角度检测装置251发送转向角查询指令,转向角查询指令用于控制第一角度检测装置251检测当前时刻第一转向主盘与第一转向副盘的相对回转角度数据,如此,第一角度检测装置251可以将检测得到的相对回转角度数据转换为电信号。作为一种示例,第一角度检测装置251可以将电信号存储在预设空间,并可以将预设空间的访问权限开放给驱动装置;如此,驱动装置可以通过访问预设空间获取电信号,比如可以将电信号下载到驱动装置的本地(比如磁盘、内存、外挂设备等)进行存储。在该种实现方式中,通过驱动装置发送转向角查询指令,使得第一角度检测装置251可以在有需要时再执行转向角采集过程,从而可以降低数据处理量。
在另一种可能的实现方式中,第一角度检测装置251可以按照预设周期主动执行采集过程,举例来说,若预设周期为5ms(即毫秒),则第一角度检测装置251可以每5ms检测一次第一转向主盘与第一转向副盘的相对回转角度数据,并将相对角度回转数据转换为电信号;进一步地,驱动装置可以按照预设周期获取第一角度检测装置251中存储的电信号。在该种实现方式中,通过第一角度检测装置251自动执行数据采集过程,可以实时地调整移动设备各驱动轮的转速差,实现移动设备的平稳转向。
需要说明的是,第二角度检测装置252也可以按照上述方式采集第二轮轴222的当前转向角。
步骤307,第一角度检测装置将第一轮轴的当前转向角发送给驱动装置。
此处,第一角度检测装置251在每次采集到第一轮轴221的当前转向角后,均可以将第一轮轴221的当前转向角发送给下位机121,比如可以通过网线或光纤发送,或者也可以通过声波发送,具体不作限定。
步骤508,驱动装置根据第一轮轴的当前转向角,调整左前驱动轮201和右前驱动轮202的转速。
本发明实施例中,驱动装置在获取相对回转角度后,可以根据相对回转角度数据确定第一轮轴221和/或第二轮轴222相对于第一行进方向转动的角度,并可以基于该角度计算出移动设备的当前规划路径;进一步地,以规划第一轮轴221的路径为例,若第一轮轴221的当前规划路径与预设最优路径存在偏差,则可以实时地对左前驱动轮201和右前驱动轮202的速度差进行修正,以灵活、精确地调整移动设备的转向。
图6为本发明实施例提供的一种驱动装置规划路径的示意图,如图6所示,移动设备从起点位置A1出发后,依次经过位置A2、位置A3和位置A4到达终点。当移动设备运动至位置A2时,控制器确定第一轮轴221右偏较为严重,即第一轮轴221的当前规划路径相对于预设最优路径存在右偏,因此,控制器可以对左前驱动轮201和右前驱动轮202的速度差进行修正,比如控制左前驱动轮201的速度小于右前驱动轮202的速度,从而向左纠正第一轮轴221。进一步地,当移动设备运动至位置A3时,控制器确定第一轮轴221右偏情况相对于位置A2弱,但是第一轮轴221的当前规划路径相对于预设最优路径仍存在右偏,因此,控制器可以仍然控制左前驱动轮201的速度小于右前驱动轮202的速度,但是左前驱动轮201与右前驱动轮202的速度差相比位置A2小,从而继续实现向左校准第一轮轴221。当移动设备运动至位置A4时,控制器确定第一轮轴221右偏情况相对于位置A3弱,但是第一轮轴221的当前规划路径相对于预设最优路径仍存在右偏,因此,控制器可以仍然控制左前驱动轮201的速度小于右前驱动轮202的速度,但是左前驱动轮201与右前驱动轮202的速度差相比位置A3小,从而继续实现向左校准第一轮轴221,直至移动设备到达终点。
本发明实施例中,第一轮轴221的当前转向角可以包括当前时刻相对于初始时刻第一轮轴221已转过的角度和方向;比如,若起始时刻所在的方向为绝对零度右转20度方向,第一轮轴221当前所在的方向为绝对零度右转50度方向,而移动设备的目标转向角对应的方向为绝对零度右转90度方向,则可以确定第一轮轴221当前已右转30度,还需再右转40度方可到达目标转向角。
具体实施中,下位机121在接收到第一角度检测装置251发送的第一轮轴221的某一时刻的当前转向角后,可以根据第一轮轴221的该时刻的当前转向角和目标转向角确定转向角差值,并可以根据该时刻的当前转向角和上一时刻的转向角确定角度变化率,进而可以根据转向角差值和角度变化率确定调整左前驱动轮201和右前驱动轮202的转速的方式。比如,在右转目标角度的情况下,若转向角差值较小,角度变化率较大,说明移动设备在该时刻与目标转向角较为接近,且移动设备当前的转向速度较快,因此,下位机121可以缩小左前驱动轮201和右前驱动轮202的转速差(左前驱动轮201的转速大于右前驱动轮202的转速),比如可以控制右前驱动轮202的转速不变,控制左前驱动轮201的转速变小,或者可以控制左前驱动轮201的转速不变,控制右前驱动轮202的转速变大;相应地,若转向角差值较大,角度变化率较小,说明移动设备在该时刻远远未转到目标转向角,且移动设备当前的转向速度较慢,因此,下位机121可以扩大左前驱动轮201和右前驱动轮202的转速差,比如可以控制右前驱动轮202的转速不变,控制左前驱动轮201的转速变大,或者可以控制左前驱动轮201的转速不变,控制右前驱动轮202的转速变小。其中,具体需要控制哪个驱动轮的转速不变,可以根据驱动轮的当前转速与目标转速来确定,比如可以控制与目标转速差值较小的驱动轮的转速不变。
本发明实施例中,上述实现过程是以移动设备还未转到目标转向角为例进行说明的,在具体实施中,本发明实施例中的方案还可以对转过目标转向角的驱动轮进行纠偏。举例来说,在右转目标角度(比如90度)的情况下,若第一轮轴的当前角度(比如100度)已超过目标角度,则需要向左纠偏预设角度(即10度);在该示例中,预设角度10度可以作为新的目标角度,即移动设备需要左转目标角度10度。如此,在纠偏的过程中,若转向角差值较大,角度变化率较小,说明移动设备在该时刻远远未转到目标转向角,且移动设备当前的转向速度较慢,因此,下位机121可以扩大左前驱动轮201和右前驱动轮202的转速差(左前驱动轮201的转速小于右前驱动轮202的转速),比如可以控制右前驱动轮202的转速不变,控制左前驱动轮201的转速变大,或者可以控制左前驱动轮201的转速不变,控制右前驱动轮202的转速变小;相应地,若转向角差值较小,角度变化率较大,说明移动设备在该时刻与目标转向角较为接近,且移动设备当前的转向速度较快,因此,下位机121可以缩小左前驱动轮201和右前驱动轮202的转速差,比如可以控制右前驱动轮202的转速不变,控制左前驱动轮201的转速变小,或者可以控制左前驱动轮201的转速不变,控制右前驱动轮202的转速变大。
本发明实施例中,通过角度检测装置与驱动装置形成闭环控制链路,可以实时地检测当前转向角,并可以根据当前转向角调整各驱动轮的转速,从而可以实现对行进方向的平滑控制,提高转向的稳定性;且,该控制方法可以根据实际场景进行调整,能够面对行进过程中的各种突发情况,从而更加满足实际需要。
需要说明的是,上述过程描述了控制左前驱动轮201和右前驱动轮202的转速的过程,控制左后驱动轮203和右后驱动轮204的转速的过程可以参照上述过程进行实现,不再赘述。
在步骤508中,驱动装置可以按照多种方式调整各个驱动轮的转速,作为一种示例,驱动装置可以按照如下方式来确定待调整的各个驱动轮的转速:
步骤1,获取到第一轮轴221在当前时刻的转向角后,按照如下公式确定第一轮轴221在当前时刻对应的角度偏差值V2:
V2=angel1-angeltarget
其中,V2为第一轮轴221在当前时刻对应的角度偏差值,angel1为第一轮轴221在当前时刻的转向角,angeltarget为移动设备的目标转向角。
步骤2,确定第一轮轴221在当前时刻对应的角度偏差值V2是否小于预设阈值Y;若是,则执行步骤3,若否,则执行步骤4。
此处,预设阈值Y又可以称为预设纠偏系数Y,预设纠偏系数Y用于标识第一轮轴的当前转向角与目标转角向的偏差容忍度,预设纠偏系数Y可以由本领域技术人员根据经验进行设置,或者也可以根据实际场景进行确定,具体不作限定。
步骤3,使用预设调整参数按照如下公式调整左前驱动轮201的转速和右前驱动轮202的转速:
其中,K0为预设调整参数,S0为待纠偏方向上驱动轮的转速,S1为与待纠偏方向相反的方向上驱动轮的转速,S0_target为待纠偏方向上驱动轮的目标转速。
预设调整参数K0可以由本领域技术人员根据经验进行设置,具体不作限定,比如,可以设置预设调整参数K0为1(转/秒)。
举例来说,若纠偏方式可以为向右纠偏,说明当前需调整移动设备向右旋转,如此,可以使用预设调整参数K0按照上述公式调整左前驱动轮201的转速S1和右前驱动轮202的转速S0。相应地,若纠偏方式可以为向左纠偏,说明当前需调整移动设备向左旋转,如此,可以使用预设调整参数K0按照上述公式调整左前驱动轮201的转速S0和右前驱动轮202的转速S1。
步骤4,按照如下公式确定第一轮轴221在当前时刻对应的角度变化率V1:
V1=(angel1-angel0)/(t1-t0)
其中,V1为第一轮轴221在当前时刻对应的角度变化率,angel1为第一轮轴221的当前转角,angel0为第一轮轴221在上一时刻的转角,t1为当前时刻,t0为上一时刻。
根据第一轮轴221的当前角度变化率V1和如下公式确定第一调整参数K11:
K11=V1*G1+G2
其中,K11为第一调整参数,G1为第一常量,G2为第二常量,第一常量G1和第二常量G2的值可以由本领域技术人员根据经验进行设置,具体不作限定。
根据第一轮轴221的当前角度偏差值V2和如下公式确定第二调整参数K12:
K12=G3*Y/V2
其中,K12为第二调整参数,G3为第三常量,Y为预设纠偏系数。第三常量G3和预设纠偏系数Y的值可以由本领域技术人员根据经验进行设置,具体不作限定。
根据第一调整参数K11、第二调整参数K12和如下公式确定目标调整参数K1:
其中,K1为目标调整参数,T1为第一调整参数对应的权重,T2为第二调整参数对应的权重,第一调整参数对应的权重T1与第二调整参数对应的权重T2满足T1+T2=1。
使用目标调整参数K1按照如下公式调整左前驱动轮201的转速和右前驱动轮202的转速:
其中,K1为预设调整参数,S0为待纠偏方向上驱动轮的转速,S1为与待纠偏方向相反的方向上驱动轮的转速,S0_target为待纠偏方向上驱动轮的目标转速。
举例来说,若纠偏方式可以为向右纠偏,说明当前需调整移动设备向右旋转,如此,可以使用预设调整参数K1按照上述公式调整左前驱动轮201的转速S0和右前驱动轮202的转速S1。相应地,若纠偏方式可以为向左纠偏,说明当前需调整移动设备向左旋转,如此,可以使用预设调整参数K1按照上述公式调整左前驱动轮201的转速S1和右前驱动轮202的转速S0。
下面以一个具体的场景描述上述调整转速的方法的具体实现过程。
在该场景中,移动设备的目标转角为右转90度,预设纠偏系数Y为2,预设调整参数K0为1,初始转角为0,则调整转速的过程可以如步骤a~步骤f所示:
步骤a,初始转角为0以及目标转角为右转90度,即第一轮轴221的初始转角偏差值为90度,由于第一轮轴221的初始转角偏差值为90度大于预设纠偏系数Y(即2),因此,需要使用目标调整参数K1调整左前驱动轮201的转速S0和右前驱动轮202的转速S1。
具体实施中,初始转角为0,即第一轮轴221的初始角度变化率为0,且移动设备的目标转角为右转90度,即第一轮轴221的初始转角偏差值为右转90度;因此,第一调整参数K11可以为0,第二调整参数K12可以为K12=G3*Y/(90/pi),如此,目标调整参数K1可以为K1=K12。
由此可知,当初始时刻时,可以仅根据第二调整参数K12调整左前驱动轮201的转速S0和右前驱动轮202的转速S1,即根据第一轮轴221的当前转角与目标转角的接近程度调整左前驱动轮201的转速S0和右前驱动轮202的转速S1,且左前驱动轮201的转速S0可以为S0_target,右前驱动轮202的转速S1可以为K12*S0_target,左前驱动轮201的转速S0可以大于右前驱动轮202的转速S1。
步骤b,在第一轮轴221右转至(0度,88度)的过程中,可以实时地根据第一轮轴221的当前转角确定目标调整参数K1,在该过程中确定的目标调整参数K1可以为第一调整参数K11和第二调整参数K12的加权平均值。
进一步地,由于该时刻第一轮轴221的当前转角偏差值大于预设纠偏系数Y(即2),因此,可以使用目标调整参数K1调整该时刻左前驱动轮201的转速S0和右前驱动轮202的转速S1;左前驱动轮201的转速S0可以为S0_target,右前驱动轮202的转速S1可以为K1*S0_target,左前驱动轮201的转速S0可以大于右前驱动轮202的转速S1。
步骤c,若确定某一时刻第一轮轴221右转至[88度,90度]中的任一角度(比如88度),则第一轮轴221的当前转角偏差值可以为右转2度,即确定需要向右纠偏。
由于该时刻第一轮轴221的当前转角偏差值2度等于预设纠偏系数Y(即2),因此,需要使用预设调整参数K0调整该时刻左前驱动轮201的转速S0和右前驱动轮202的转速S1;左前驱动轮201的转速S0可以为S0_target,右前驱动轮202的转速S1可以为S0_target+K0,左前驱动轮201的转速S0可以大于右前驱动轮202的转速S1。
步骤d,若确定某一时刻第一轮轴221右转至(90度,180度]中的任一角度(比如93度),则第一轮轴221的当前转角偏差值可以为左转3度,即确定需要向左纠偏。
由于该时刻第一轮轴221的当前转角偏差值3度大于预设纠偏系数Y(即2),因此,需要使用目标调整参数K1调整该时刻左前驱动轮201的转速S0和右前驱动轮202的转速S1;左前驱动轮201的转速S0可以为K1*S1_target,右前驱动轮202的转速S1可以为S1_target,左前驱动轮201的转速S0可以小于右前驱动轮202的转速S1。
步骤e,若确定某一时刻第一轮轴221右转至(90度,92度]中的任一角度(比如91度),则第一轮轴221的当前转角偏差值可以为左转1度,即确定需要向左纠偏。
由于该时刻第一轮轴221的当前转角偏差值1度小于预设纠偏系数Y(即2),因此,需要使用预设调整参数K0调整该时刻左前驱动轮201的转速S0和右前驱动轮202的转速S1;左前驱动轮201的转速S0可以为S1_target+K0,右前驱动轮202的转速S1可以为S1_target,左前驱动轮201的转速S0可以小于右前驱动轮202的转速S1。
步骤f,若确定某一时刻第一轮轴221的当前转角为右转90度,即确定第一轮轴221已转到目标转角,因此可以控制左前驱动轮201和右前驱动轮202按照相同的目标转速运动。
在一种可能的实现方式中,移动设备上还可以设置有超声采集装置,超声采集装置可以设置在底盘板件100的一个或多个方位上,在一个示例中,底盘板件100的第一侧向(如图3所示意的方向a3)和第二侧向(如图3所示意的方向a4)上可以分别设置有第一超声采集装置和第二超声采集装置。以第一超声采集装置为例,具体实施中,第一超声采集装置可以采集移动设备与第一侧向a3上的障碍物的距离,相应地,控制器110可以从第一超声采集装置至获取移动设备与第一侧向a3上的障碍物的距离,进而可以通过控制接口将移动设备与第一侧向a3上的障碍物的距离发送给下位机121。
进一步地,下位机121若确定移动设备与第一侧向a3上的障碍物的距离小于第四预设阈值,说明当前时刻移动设备距离第一侧向a3上的障碍物较近,若调整移动设备的行进方向,则移动设备存在极大概率与第一侧向a3上的障碍物发生碰撞,因此,下位机121可以通过第一~第四电机驱动左前驱动轮201、右前驱动轮202、左后驱动轮203和右后驱动轮204急停;相应地,下位机121若确定移动设备与第一侧向a3上的障碍物的距离大于或等于第四预设阈值,说明当前时刻移动设备距离第一侧向a3上的障碍物较远,因此,下位机121可以根据第一视觉装置101采集到的第一行进方向a1上的数据、第二视觉装置102采集到的第二行进方向a2上的数据以及第一超声采集装置采集到的第一侧向a3上的数据调整各个驱动轮的转速。比如,若当前时刻移动设备与第一侧向a3上的障碍物的距离不能达到高级安全标准,则下位机121可以控制移动设备向第二侧向a4微转向。
本发明实施例中,通过基于移动设备与第一侧向和/或第二侧向的障碍物的距离确定各个驱动轮的转速,可以避免移动设备碰撞到第一侧向和/或第二侧向的障碍物,且,基于较为全面的信息可以得到较为准确的驱动轮转速,从而使得控制过程更加准确。
本发明的上述实施例中,移动设备包括依次连接的第一视觉装置、控制器和驱动装置,第一视觉装置设置在第一行进方向上,第一视觉装置可以采集第一行进方向上的第一环境数据并发送给控制器,控制器可以根据所述第一环境数据确定移动设备的目标转速与目标转向角并发送给驱动装置,进而由驱动装置根据目标转速与目标转向角分别确定移动设备的各个驱动轮的转速,并控制各个驱动轮按照各个驱动轮的转速进行转动。本发明实施例中,通过第一视觉装置、控制器和驱动装置可以自动地实现对移动设备的行进方向进行控制,而无需人为发送控制指令,从而可以提高控制的效率;且,相比于现有技术来说,本发明实施例无需设置舵机和连杆,从而该控制过程无需依赖连杆的焊接质量,并可以为移动设备节省较大的空间,如此,可以提高控制的准确性和灵活性。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种计算设备,包括至少一个处理单元以及至少一个存储单元,其中,所述存储单元存储有计算机程序,当所述程序被所述处理单元执行时,使得所述处理单元执行如图5任意所述的控制移动设备行进的方法。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质,其存储有可由计算设备执行的计算机程序,当所述程序在所述计算设备上运行时,使得所述计算设备执行如图5任意所述的控制移动设备行进的方法。
基于相同的技术构思,本发明实施例提供了一种终端设备,如图7所示,包括至少一个处理器1101,以及与至少一个处理器连接的存储器1102,本发明实施例中不限定处理器1101与存储器1102之间的具体连接介质,图7中处理器1101和存储器1102之间通过总线连接为例。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
在本发明实施例中,存储器1102存储有可被至少一个处理器1101执行的指令,至少一个处理器1101通过执行存储器1102存储的指令,可以执行前述的控制移动装置行进的方法中所包括的步骤。
其中,处理器1101是终端设备的控制中心,可以利用各种接口和线路连接终端设备的各个部分,通过运行或执行存储在存储器1102内的指令以及调用存储在存储器1102内的数据,从而实现数据处理。可选的,处理器1101可包括一个或多个处理单元,处理器1101可集成应用处理器和调制解调处理器,其中,应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等,调制解调处理器主要处理下发指令。可以理解的是,上述调制解调处理器也可以不集成到处理器1101中。在一些实施例中,处理器1101和存储器1102可以在同一芯片上实现,在一些实施例中,它们也可以在独立的芯片上分别实现。
处理器1101可以是通用处理器,例如中央处理器(CPU)、数字信号处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件,可以实现或者执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合控制移动装置行进的方法的实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器1102作为一种非易失性计算机可读存储介质,可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。存储器1102可以包括至少一种类型的存储介质,例如可以包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器、随机访问存储器(Random AccessMemory,RAM)、静态随机访问存储器(Static Random Access Memory,SRAM)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory,PROM)、只读存储器(Read Only Memory,ROM)、带电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。存储器1102是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质,但不限于此。本发明实施例中的存储器1102还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置,用于存储程序指令和/或数据。
基于相同的技术构思,本发明实施例提供了一种后端设备,如图8所示,包括至少一个处理器1201,以及与至少一个处理器连接的存储器1202,本发明实施例中不限定处理器1201与存储器1202之间的具体连接介质,图8中处理器1201和存储器1202之间通过总线连接为例。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
在本发明实施例中,存储器1202存储有可被至少一个处理器1201执行的指令,至少一个处理器1201通过执行存储器1202存储的指令,可以执行前述的控制移动装置行进的方法中所包括的步骤。
其中,处理器1201是后端设备的控制中心,可以利用各种接口和线路连接后端设备的各个部分,通过运行或执行存储在存储器1202内的指令以及调用存储在存储器1202内的数据,从而实现数据处理。可选的,处理器1201可包括一个或多个处理单元,处理器1201可集成应用处理器和调制解调处理器,其中,应用处理器主要处理操作系统、应用程序等,调制解调处理器主要对接收到的指令进行解析以及对接收到的结果进行解析。可以理解的是,上述调制解调处理器也可以不集成到处理器1201中。在一些实施例中,处理器1201和存储器1202可以在同一芯片上实现,在一些实施例中,它们也可以在独立的芯片上分别实现。
处理器1201可以是通用处理器,例如中央处理器(CPU)、数字信号处理器、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件,可以实现或者执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合控制移动装置行进的方法的实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器1202作为一种非易失性计算机可读存储介质,可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。存储器1202可以包括至少一种类型的存储介质,例如可以包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器、随机访问存储器(Random AccessMemory,RAM)、静态随机访问存储器(Static Random Access Memory,SRAM)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory,PROM)、只读存储器(Read Only Memory,ROM)、带电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。存储器1202是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质,但不限于此。本发明实施例中的存储器1202还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置,用于存储程序指令和/或数据。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种控制移动设备行进的方法,其特征在于,所述移动设备包括依次连接的第一视觉装置、控制器和驱动装置;所述方法包括:
所述第一视觉装置采集第一行进方向上的第一环境数据;
所述控制器从所述第一视觉装置获取所述第一环境数据,根据所述第一环境数据确定所述移动设备的目标转速与目标转向角并发送给所述驱动装置;
所述驱动装置根据所述目标转速与所述目标转向角分别确定所述移动设备的各个驱动轮的转速,并控制所述各个驱动轮按照所述各个驱动轮的转速进行转动。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述移动设备还包括角度检测装置,所述角度检测装置分别与所述控制器和所述驱动装置连接;
所述方法还包括:
所述角度检测装置检测所述移动设备的当前转向角,并将所述当前转向角发送给所述驱动装置;
所述驱动装置根据所述当前转向角调整所述各个驱动轮的转速,以使所述移动设备行进至所述目标转向角时所述各个驱动轮的转速差小于第一预设阈值。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述移动设备还包括第二视觉装置;
所述方法还包括:
所述驱动装置若确定所述移动设备的当前行进方向为第一行进方向,则通过所述控制器控制所述第一视觉装置处于工作状态,以及,若确定所述移动设备的当前行进方向为第二行进方向,则通过所述控制器控制所述第二视觉装置处于工作状态;所述第二行进方向与所述第一行进方向相反。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述移动设备还包括超声采集装置;
所述控制器根据所述第一环境数据确定所述移动设备的目标转速与目标转向角之前,还包括:
所述超声采集装置采集所述移动设备侧向的第二环境数据并发送给所述控制器;
所述控制器确定所述第二环境数据符合所述目标转向角的避障距离。
5.一种移动设备,其特征在于,包括依次连接的第一视觉装置、控制器和驱动装置;
所述第一视觉装置,用于采集第一行进方向上的第一环境数据;
所述控制器,用于从所述第一视觉装置获取所述第一环境数据,根据所述第一环境数据确定所述移动设备的目标转速与目标转向角并发送给所述驱动装置;
所述驱动装置,用于根据所述目标转速与所述目标转向角分别确定所述移动设备的各个驱动轮的转速,并控制所述各个驱动轮按照所述各个驱动轮的转速进行转动。
6.根据权利要求5所述的移动设备,其特征在于,所述移动设备还包括角度检测装置,所述角度检测装置分别与所述控制器和所述驱动装置连接;
所述角度检测装置,用于检测所述移动设备的当前转向角,并将所述当前转向角发送给所述驱动装置;
所述驱动装置,还用于根据所述当前转向角调整所述各个驱动轮的转速,以使所述移动设备行进至所述目标转向角时所述各个驱动轮的转速差小于第一预设阈值。
7.根据权利要求6所述的移动设备,其特征在于,所述移动设备还包括第二视觉装置;
所述驱动装置,用于若确定所述移动设备的当前行进方向为第一行进方向,则通过所述控制器控制所述第一视觉装置处于工作状态,以及,若确定所述移动设备的当前行进方向为第二行进方向,则通过所述控制器控制所述第二视觉装置处于工作状态;所述第二行进方向与所述第一行进方向相反。
8.根据权利要求5所述的移动设备,其特征在于,所述移动设备还包括超声采集装置;
所述超声采集装置,用于采集所述移动设备侧向的第二环境数据并发送给所述控制器;
所述控制器,还用于确定所述第二环境数据符合所述目标转向角的避障距离。
9.根据权利要求5至8任一项所述的移动设备,其特征在于,所述第一视觉装置包括RGB摄像头、结构光投射器和结构光深度感应器。
10.根据权利要求5至8任一项所述的移动设备,其特征在于,所述移动设备的各个轮的转动范围为[-45°,45°]。
11.一种计算设备,其特征在于,包括至少一个处理单元以及至少一个存储单元,其中,所述存储单元存储有计算机程序,当所述程序被所述处理单元执行时,使得所述处理单元执行权利要求1~4任一权利要求所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其存储有可由计算设备执行的计算机程序,当所述程序在所述计算设备上运行时,使得所述计算设备执行权利要求1~4任一权利要求所述的方法。
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