CN110941258A - 移动体的控制方法及移动体的控制系统 - Google Patents

移动体的控制方法及移动体的控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种移动体的控制方法及移动体的控制系统，使控制部件依据移动体与目标的位置情报，计算出所述移动体与所述目标之间的移动路径的片段，并将所述片段传达至所述移动体，如此依序重复执行上述步骤，直至所述移动体抵达所述目标。

Description

移动体的控制方法及移动体的控制系统
技术领域
本发明涉及一种移动体的控制方法及移动体的控制系统。
背景技术
近年来，借助移动体运载物品或者作为引导的技术已逐渐发展。所谓移动体例如是服务型机器人(但不限于此)。透过导航系统的引导，移动体能够运载物品或引导对象至目的地，或者在特定区域内移动。
举例而言，作为专利文献1的日本专利公告第2017-175984号公开一种移动体的导航系统，其能够计算出多个移动体的移动路径，来预测移动体之间是否会相互碰撞，由此修正移动路径。作为专利文献2的日本专利公告第2017-176656号公开一种移动机器人系统，其能够借助感测元件(如感测标签)来测量移动体的位置信息，并据此设定移动体至目的地的移动路径，以使移动体依据所述移动路径移动至目的地。
然而，即使上述专利文献能够计算出移动体的移动路径，亦能够在移动体定位失准时或者避开障碍物后而重新定位和/或重新计算移动路径，但在移动路径的规划上采用从移动体的当前位置至目的地一次性规划完成的方式，所述移动路径仍然不够稳定与精准。
发明内容
本发明提供一种移动体的控制方法及移动体的控制系统，其以片段式的方式规划移动体至目标之间的移动路径，从而能够提供移动体更为稳定且精准的移动路径。
根据本发明的实施例，移动体的控制方法是使控制部件依序重复执行下列步骤，直至移动体抵达目标，所述步骤包括：依据所述移动体与所述目标的位置情报，计算出所述移动体与所述目标之间的移动路径的片段；以及将所述片段传达至所述移动体。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，所述移动体具有使所述移动体移动的第一驱动轮和第二驱动轮，所述控制部件依据所述移动体与所述目标的方向矢量计算出所述移动体相对于所述目标的角度差、角速度以及速度，并依据所述角速度与所述速度计算出所述移动体的所述第一驱动轮和所述第二驱动轮对应于所述片段的移动速度，将所述片段传达至所述移动体。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，所述位置情报由感测定位部件对所述移动体和/或所述目标进行感测并定位而取得。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，所述位置情报由所述感测定位部件对搭载于所述移动体和/或所述目标的感测元件进行感测并定位而取得。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，所述控制部件依据所述感测定位部件相对于所述控制部件的响应周期计算出所述移动体与所述目标之间的所述移动路径的所述片段。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，所述移动体具有画像检测部件，在所述画像检测部件检测所述目标的情况下，所述控制部件依据所述移动体的位置情报、和由所述画像检测部件检测的所述目标的位置情报，计算出所述片段。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，所述控制部件配置在与所述移动体不同的位置。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，当所述移动体移动所述片段时，在所述移动体与障碍物的距离为第一距离以下的情况下，所述移动体以所述移动体的行进方向为基准，向与所述障碍物反向侧偏移第一角度的方向移动。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，关于所述移动体与所述控制部件的应答周期，在连续两个应答周期内所述移动体与所述障碍物的距离在所述第一距离以下的情况下，所述移动体以所述移动体的行进方向为基准，向与所述障碍物反向侧偏移比所述第一角度大的第二角度的方向移动。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，在所述移动体移动所述片段时，在所述移动体与障碍物的距离为第二距离以下的情况下，所述移动体反向移动所述片段，回到所述移动体通过的所述片段上的点。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，所述移动体包括第一移动体和第二移动体，在所述第一移动体和所述第二移动体的距离为第一距离以下的情况下，所述第二移动体以所述第二移动体的行进方向为基准，向与所述第一移动体反向侧偏移第一角度的方向移动。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，所述移动体包括第一移动体和第二移动体，在所述第一移动体和所述第二移动体的距离为第二距离以下的情况下，所述第二移动体反向移动所述第二移动体通过的片段，回到所述第二移动体通过的所述片段上的点。
在根据本发明的实施例的移动体的控制方法中，所述移动路径和/或所述片段，以连结所述移动体和所述目标的假想直线为基准，为向所述移动体的行进方向凸出的曲线。
根据本发明的实施例，移动体的控制系统包括：控制部件，用以依序重复执行上述步骤，直至移动体抵达目标，所述步骤包括：依据所述移动体与所述目标的位置情报，计算出所述移动体与所述目标之间的移动路径的片段；以及将所述片段传达至所述移动体。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，所述移动体具有使所述移动体移动的第一驱动轮和第二驱动轮，所述控制部件依据所述移动体与所述目标的方向矢量计算出所述移动体相对于所述目标的角度差、角速度以及速度，并依据所述角速度与所述速度计算出所述移动体的所述第一驱动轮和所述第二驱动轮对应于所述片段的移动速度，使所述片段传达至所述移动体。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，更包括：感测定位部件，对所述移动体和/或所述目标进行感测并定位而得到所述位置情报。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，所述感测定位部件对搭载于所述移动体和/或所述目标的感测元件进行感测并定位而得到所述位置情报。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，所述控制部件依据所述感测定位部件相对于所述控制部件的响应周期计算出所述移动体与所述目标之间的所述移动路径的所述片段。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，所述移动体具有画像检测部件，在所述画像检测部件检测所述目标的情况下，所述控制部件依据所述移动体的位置情报、和由所述画像检测部件检测的所述目标的位置情报，计算出所述片段。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，所述控制部件配置在与所述移动体不同的位置。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，当所述移动体移动所述片段时，在所述移动体与障碍物的距离为第一距离以下的情况下，所述移动体以所述移动体的行进方向为基准，向与所述障碍物反向侧偏移第一角度的方向移动。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，关于所述移动体与所述控制部件的应答周期，在连续两个应答周期内所述移动体与所述障碍物的距离在所述第一距离以下的情况下，所述移动体以所述移动体的行进方向为基准，向与所述障碍物反向侧偏移比所述第一角度大的第二角度的方向移动。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，在所述移动体移动所述片段时，在所述移动体与障碍物的距离为第二距离以下的情况下，所述移动体反向移动所述片段，回到所述移动体通过的所述片段上的点。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，所述移动体包括第一移动体和第二移动体，在所述第一移动体和所述第二移动体的距离为第一距离以下的情况下，所述第二移动体以所述第二移动体的行进方向为基准，向与所述第一移动体反向侧偏移第一角度的方向移动。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，所述移动体包括第一移动体和第二移动体，在所述第一移动体和所述第二移动体的距离为第二距离以下的情况下，所述第二移动体反向移动所述第二移动体通过的片段，回到所述第二移动体通过的所述片段上的点。
在根据本发明的实施例的移动体的控制系统中，所述移动路径和/或所述片段，以连结所述移动体和所述目标的假想直线为基准，为向所述移动体的行进方向凸出的曲线。
基于上述，本发明的移动体的控制方法及移动体的控制系统使控制部件依据移动体与目标的位置情报，计算出所述移动体与所述目标之间的移动路径的片段，并将所述片段传达至所述移动体。而后，依序重复执行上述步骤，直至所述移动体抵达所述目标。如此，本发明的移动体的控制方法及移动体的控制系统是以片段式的方式规划移动体至目标之间的移动路径，而能够提供移动体更为稳定且精准的移动路径。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明的实施例的移动体的控制系统的示意图；
图2为图1的移动体的控制系统的变形例的示意图；
图3A至图3E为图1的移动体的移动路径的示意图；
图4为图1的移动体的控制方法的流程的示意图；
图5A至图5D为图1的移动体在移动过程中遇到障碍物的避障模式的示意图；
图6A与图6B为图1的移动体在移动过程中遇到障碍物的另一避障模式的示意图。
附图标号说明
50：目标；
60：障碍物；
100：控制系统；
102、102a、102b：移动体；
104：感测元件；
106：画像检测部件；
110：控制部件；
120：感测定位部件；
130：滤波元件；
S100、S102、S104、S106、S108、S110、S112：步骤。
具体实施方式
现参照附图对本发明的示范性实施例进行详细的说明。在可能的范围内，在附图以相同的元件符号和描述中来表示相同或相似的部分。
图1为本发明的实施例的移动体的控制系统的示意图。图2为图1的移动体的控制系统的变形例的示意图。图2的变形例旨在示意多个移动体的实施方式，移动体的控制系统的其余部分以及移动体的组成与图1的实施例类似，因此有关于图1的说明均能够应用于图2的变形例，但不以此为限制。
在本实施例中，移动体的控制系统100包括控制部件110，其能够如图1所示般的与单一移动体102通信连接，也能够如图2所示般的与多个移动体102a和102b通信连接，以控制移动体102或移动体102a和102b移动至目标。其中，所述移动体102、102a和102b例如是服务型机器人，所述目标例如是目的地或者对象。作为移动体102、102a和102b的服务型机器人能够移动到预定的目的地、追踪带有感测元件(如感测标签)的对象、引导对象至目的地，或者跟随带有感测元件(如感测标签)的对象移动，而上述应用模式可由下列说明的实施方式实现。
具体而言，请参考图1，在本实施例中，所述控制部件110配置在与所述移动体102不同的位置。亦即，所述控制部件110可从后端提供控制信号至移动体102。如此，移动体102不需安装额外的控制部件，而是由后端的控制部件110进行控制，由此简化移动体102的负载。此外，当采用多个移动体(如图2的变形例的移动体102a和102b)时，可由后端的控制部件110集中控制多个移动体102a和102b，有助于在同一操作环境下的多个移动体102a和102b的管理与操作。
在本实施例中，所述控制部件110依据移动体102与目标的位置情报，计算出所述移动体102与所述目标之间的移动路径的片段，并将所述片段传达至所述移动体102，致使移动体102移动所述片段。而后，所述控制部件110依序重复执行上述步骤，直至所述移动体102抵达所述目标。据此，移动体的控制系统100还包括感测定位部件120，对所述移动体102和/或所述目标进行感测并定位而得到所述位置情报。所述位置情报能够由感测定位部件120对所述移动体102和/或所述目标进行感测并定位而得。而后，所述感测定位部件120将所述位置情报传达至所述控制部件110，使得所述控制部件110据此计算出所述移动体102与所述目标之间的移动路径的片段，并将所述片段传达至所述移动体102，致使移动体102能够移动所述片段。
详细而言，在本实施例中，所述感测定位部件120配置在与所述移动体102和目标不同的位置。亦即，所述感测定位部件120可从后端对移动体102和/或目标进行感测。并且，所述感测定位部件120对搭载于所述移动体102和/或所述目标的感测元件进行感测并定位，而得到所述移动体102和/或所述目标的位置情报。此外，感测定位部件120还能够进一步搭载有滤波元件130，例如是低通滤波器(low-pass filter)，来对感测定位部件120所感测而得的位置情报进行过滤，亦即将感测定位部件120所感测而得的位置情报伴随的杂波过滤掉，以使得感测定位部件120所感测而得的位置情报更为精准。然而，本发明并不限制滤波元件的种类及配置与否，其可依据需求采用。
更进一步地说，移动体102搭载有感测元件104，例如是感测标签，感测定位部件120对搭载于所述移动体102的感测元件104进行感测并定位，而得到移动体102的位置情报(移动体102a和102b亦同，但不以此为限制)。而后，感测定位部件120将移动体102的位置情报传达至所述控制部件110。相对地，所述目标是依据应用情况不同而为预定的目的地，或者为位于定点或处于移动状态的对象，并可依据移动体102的应用模式而选择是否搭载感测元件。以下对前述的应用模式作出对应说明。
举例而言，当所述目标例如是预定的目的地时，所述移动体102能够移动至所述目的地，亦能够用于引导对象至所述目的地。此时，所述目的地例如为事先建立在存储于控制部件110的地图中的定点，即已知目的地的位置情报，而无须对目的地另外设置感测元件。在感测定位部件120将移动体102的位置情报传达至所述控制部件110之后，控制部件110依据感测定位元件120所传达的移动体102的位置情报、和事先已知的目的地的位置情报，计算出移动体102与作为目标的目的地之间的移动路径的片段，并将所述片段传达至所述移动体102，致使移动体102能够移动所述片段。
再者，当所述目标例如是带有感测元件的对象(例如是作为对象的使用者配戴搭载有感测标签的手环或识别证吊牌)时，所述移动体102能够追踪位于定点的所述对象，亦能够跟随着处于移动状态的所述对象移动。此时，感测定位部件120分别对搭载于所述移动体102的感测元件104和搭载于作为目标的对象的感测元件进行感测并定位，而得到移动体102及作为目标的对象的位置情报。而后，控制部件110依据感测定位元件120所传达的移动体102及作为目标的对象的位置情报，计算出移动体102与作为目标的对象之间的移动路径的片段，并将所述片段传达至所述移动体102，致使移动体102能够移动所述片段。
此外，在本实施例中，当所述目标例如是带有感测元件的对象，且所述移动体102用于跟随处于移动状态的所述对象移动时，所述移动体102还能够进一步具备画像检测部件106。画像检测部件106例如是摄像头，但不以此为限制。所述画像检测部件106搭载于移动体102上，并对处于特定范围内的目标(例如是带有感测元件的对象)进行检测。在所述画像检测部件106检测所述目标的情况下，所述控制部件110依据由感测定位部件120对移动体102进行感测并定位而得的所述移动体102的位置情报、和由所述画像检测部件106检测的所述目标的位置情报，计算出所述片段。如此，移动体102亦能够移动所述片段，达到移动的效果，特别是达到跟随着处于移动状态的所述对象移动的效果。
图3A至图3E为图1的移动体的移动路径的示意图。图4为图1的移动体的控制方法的流程的示意图。在此以图3A至图3E搭配图4说明移动体102的移动路径的片段式的计算方式。在本实施例中，以处于固定状态的目标50(如预定的目的地)为例，移动体102的位置情报可由图1的感测定位部件120对移动体102进行感测并定位而取得，目标50的位置情报可为预先存储于控制部件110的已知位置情报、由感测定位部件120对目标进行感测并定位而取得的位置情报、或由所述画像检测部件106对目标进行检测而取得的位置情报，但不以此为限制。控制部件110依据移动体102的位置情报和目标50的位置情报计算出移动体102的移动路径的片段，并将所述片段传达至移动体102。亦即，控制部件110由后述的计算方式得到移动体102所需移动的移动路径的片段并传达至移动体102，致使所述移动体102移动所述片段，透过重复执行计算与传达的步骤，使得移动体102重复移动片段直至移动至目标。
请参考图4，在移动体的控制方法开始(即进入步骤S100)之后，首先，在步骤S102中，借助图1的感测定位部件120对移动体102进行感测并定位，来得到移动体102的位置情报。类似地，所述目标(例如是目的地或对象)也可借助图1的感测定位部件120进行感测并定位，来得到目标的位置情报，但所述目标的位置情报也可为预先存储在控制部件110中的已知位置情报，或者为由所述画像检测部件106对目标进行检测而取得的位置情报，本发明不以此为限制。接着，在步骤S104中，控制部件110依据移动体102与目标50的位置情报，计算出所述移动体102与所述目标50之间的移动路径的片段(计算方式如后续说明)，而后在步骤S106中，将所述片段传达至移动体102。如此，在步骤S108中，移动体102移动所述片段。
更进一步地说，所述控制部件110依据所述感测定位部件120相对于所述控制部件110的响应周期(即，响应频率的倒数)来决定所规划的路径的片段所对应的时间区段。并且，所述移动路径和/或所述片段是以连结所述移动体102和所述目标50的假想直线(如图3A中的虚线直线)为基准，为向所述移动体102的行进方向(即移动体102的速度矢量的方向，如沿着图3A中的虚线直线从移动体102指向目标50的方向)凸出的曲线(如图3A中的虚线曲线)。亦即，所述控制部件110以连结所述移动体102和所述目标50的假想直线(如图3A中的虚线直线)为基准，计算出所述移动体102的行进方向凸出的曲线(如图3A中的虚线曲线)，并以对应于时间区段的移动量作为所述片段(如图3A中的箭头所示)。如此，移动体102移动所述片段(即从图3A中的箭头的起点移动至终点)，而从图3A所述的状态转变至图3B所示的状态。
在所述移动体102移动所述片段后，进入步骤S110的判断步骤，即判断移动体102是否抵达目标50。若否，则依序重复执行上述步骤S102至S108，使控制部件110依据所述移动体102与所述目标50的位置情报计算下一个片段，并使移动体102移动下一个片段。如此重复执行上述步骤S102至S108，如图3B至图3C、图3C至图3D、图3D至图3E所示的移动过程，并在移动体102移动所述片段之后，进入步骤S110的判断步骤。在图3A至图3E的实施例中，直至图3E的状态，在所述移动体102移动所述片段后，移动体102即可抵达目标50。此时，在步骤S110的判断步骤中，判断为抵达目标50，则进入S112的结束步骤。如此，控制部件110依据移动体102与目标50的当前的位置情报，计算出所述移动体102与所述目标之间的移动路径的片段，将所述片段传达至所述移动体，致使移动体102移动所述片段，而后判断是否继续下一次计算，在每个响应周期所对应的时间区段中依序重复执行上述步骤，直至所述移动体102移动体抵达所述目标50为止。
另外，虽然图3A至图3E以预定的目的地作为目标50进行说明，但在所述目标50的位置情报并非事先已知，或者所述目标处于移动状态(即位置情报不固定)的情况下，通过所述感测定位部件120对目标进行感测并定位，亦能够得到目标50的当前的位置情报，并随时传达至控制部件110。如此，即使所述目标50的位置情报并非事先已知，或者目标50处于移动状态，控制部件110也能够依据移动体102与目标50的当前的位置情报计算出移动路径的片段，并将所述片段传达至移动体102，致使移动体102移动所述片段，直至移动体102抵达目标50为止。
由此可知，在本实施例中，移动体的控制系统100及其所采用的控制方法是以片段式的方式规划移动体102至目标之间的移动路径，即控制部件110能够依据移动体102与目标当前的位置情报精准地计算每次预定移动的片段，使移动体102稳定地移动至目标，据此提供移动体更为稳定且精准的移动路径。虽然移动体的控制系统100及其所采用的控制方法是以片段式的方式规划移动体102至目标之间的移动路径，而使移动体102每次移动片段直至抵达目标，但由于控制部件110的计算速度极快，控制部件110能够即时将所计算出的片段传达至移动体102，因此移动体102的移动并不会被切割为多段的片段动作，而是连续的移动行为。如此，移动体102能够连续的移动所述片段，使移动体102稳定且精准地移动至目标。
针对控制部件110依据移动体102与目标的位置情报计算所述片段的计算方式，作为一例，提供以下说明，但不以此为限制。在本实施例中，所述移动体102具有使所述移动体102移动的未图示的第一驱动轮和第二驱动轮(例如是左轮或右轮，也可为前轮或后轮，亦能够采用两个以上的驱动轮)作为移动手段。所述控制部件110依据所述移动体102与所述目标的方向矢量计算出所述移动体102相对于所述目标50的角度差、角速度以及速度等关于移动体102的移动参数，并依据所述角速度与所述速度计算出所述移动体102的所述第一驱动轮和所述第二驱动轮对应于所述片段的移动速度，进而所述片段传达至所述移动体102，而后致使移动体102能够移动所述片段。
更进一步地说，在本实施例中，依据所述移动体102的方向矢量
Figure BDA0001808752250000101
以及所述目标50相对于移动体102的方向矢量
Figure BDA0001808752250000102
等位置情报，控制部件110能够由以下的公式1计算出两者之间的角度差Δθ，而后可由以下的公式2计算出移动体102的角速度ω，或者更进一步计算出移动体102的驱动部件的速度v。其中，所述控制部件110依据所述感测定位部件120相对于所述控制部件110的响应周期(即，响应频率的倒数)来决定所规划的路径的片段所对应的时间区段Δt，并据此计算出所述移动体102与所述目标50之间的所述移动路径的所述片段。因此，所述角速度ω的计算公式含有时间区段Δt作为参数。并且，在公式2中，Kp值是以来自于在需调整的角度范围内调整速度差为依据的参数，而在Kp值调整后误差时，Ki值是实时积分出误差所需补偿的参数。此外，速度v取决于移动体102所使用的驱动电动机的性能，藉此来决定出最高的速度v，但本发明不以此为限制。
Figure BDA0001808752250000111
Figure BDA0001808752250000112
在计算出移动体102的角度差Δθ、角速度ω以及驱动速度v等移动参数之后，搭配移动体102的规格参数(如移动体102的本体的长度l及移动体102所采用的驱动轮的直径R)，控制部件110据此由以下的公式3及公式4计算出移动体102的第一驱动轮及第二驱动轮(例如是左轮及右轮)各自的移动速度VR及VL，并传达至移动体102。
Figure BDA0001808752250000113
Figure BDA0001808752250000114
基于上述的计算方式，在控制部件110依据移动体102的位置情报(如前述方向矢量
Figure BDA0001808752250000115
由感测定位部件120对移动体102进行感测并定位而得)和目标50的位置情报(如前述方向矢量
Figure BDA0001808752250000116
可为预先存储于控制部件110的已知位置情报、由感测定位部件120对目标进行感测并定位而取得的位置情报、或由所述画像检测部件106对目标进行检测而取得的位置情报)，而计算出移动体102的角度差Δθ、角速度ω以及驱动速度v等移动参数，并进而计算出移动体102的移动速度VR及VL。而后，依据移动体102的移动速度VR及VL以及所对应的时间区段Δt，能够计算出移动体102的第一驱动轮与第二驱动轮各自的移动量，进而能够计算出移动体102与目标50之间的移动路径的片段，并将所述片段传达至所述移动体102，致使移动体102能够移动所述片段。上述有关控制部件110的计算方式仅是本发明的其中一例，控制部件110亦可采用其他计算方式计算出所述片段，本发明不以此为限制。
另外，上述说明是针对移动体102在移动过程中未遇到障碍物的情况下的实施方式，即移动体102能够依据控制部件110所规划的移动路径的片段移动直至抵达目标50，但当移动体102在如图3A至图3E的移动过程中遇到障碍物时，移动体102能够采用避障模式来避开障碍物。以下将以图式搭配文字说明移动体102在移动过程中遇到障碍物的避障模式。
图5A至图5D为图1的移动体在移动过程中遇到障碍物的避障模式的示意图。在本实施例中，在移动体102移动所述片段的过程中，障碍物60的存在与否是由移动体102本身进行检测，而是否开始避障模式也是由移动体102本身进行判定。在移动体102移动所述片段的过程中，在所述移动体102与障碍物60的距离d大于第一距离的情况下，可视为移动体102与障碍物60在当前状态下不会相撞，则移动体102不会开始避障模式，而是依据控制部件110已规划好的片段继续移动，或者在下一个时间区间内依据控制部件110再次计算而得到的下一个片段继续移动。然而，当所述移动体102移动所述片段时，在所述移动体102与障碍物60的距离d为第一距离以下的情况下(如图5A的状态)，移动体102开始避障模式。此时，所述移动体102以所述移动体102的行进方向(即图5A中对应于虚线曲线的实线箭头所指的方向)为基准，向与所述障碍物60反向侧偏移第一角度θ1的方向(如图5A中的另一实线箭头所指的方向)移动，而从如图5A的状态转换至图5B的状态。
具体而言，所述避障模式是指避开所述障碍物60的模式。所谓的第一距离是指移动体102与障碍物60之间的安全距离，实际采用的数值可依据需求调整。虽然图5A将障碍物60图示于移动体102的移动路径的片段的左侧，但无论障碍物60是否存在移动体102的移动路径的片段上或者位于所述片段的哪一侧，当移动体102与障碍物60的距离d小于第一距离时，代表移动体102都有可能撞到障碍物60(例如是移动体102的侧边擦撞到障碍物60)。如此，当所述移动体102移动所述片段时，在所述移动体102与障碍物60的距离d为第一距离以下的情况下，所述移动体102以所述移动体102的行进方向(即图5A中对应于虚线曲线的实线箭头所指的方向)为基准，向与所述障碍物60反向侧偏移第一角度θ1的方向(如图5A中的另一实线箭头所指的方向)移动，可以确保移动体102与障碍物60的距离d朝向障碍物60反向侧拉开至作为安全距离的第一距离以上。此时，由于移动体102与障碍物60的距离d大于第一距离以上，不需执行避障模式。控制部件110重新依据移动体102与目标50的当前的位置情报计算出新的移动路径的片段(如图5B中的虚线直线、虚线曲线与实线箭头等对应于前述图3A至图3E的计算方式)，使移动体102继续朝向目标50移动(即使目标50处于移动状态，也同样地依据目标50的当前的位置情报进行计算)。
图5C是表示当所述移动体102如图5A所示的实施方式开始避障模式而移动至移动体102与障碍物60的距离d大于第一距离之后，在移动体102依据控制部件110重新计算出新的移动路径的片段来进行移动的过程中，再次遇到障碍物60的情况。如此，关于所述移动体102与所述控制部件110的应答周期，在连续两个应答周期内所述移动体102与所述障碍物60的距离d在所述第一距离以下的情况下，所述移动体102以所述移动体102的行进方向(即图5C中对应于虚线曲线的实线箭头所指的方向)为基准，向与所述障碍物60反向侧偏移比所述第一角度θ1大的第二角度θ2的方向(如图5C中的另一实线箭头所指的方向)移动，而从如图5C的状态转换至图5D的状态。
具体而言，在移动体102移动所述片段的过程中，导致移动体102在连续两个应答周期内都遇到移动体102与障碍物60的距离d为第一距离以下的情况，可以想到该区域是具有多个障碍物60，或者所述障碍物60处于移动状态。此时，所述避障模式与图5A至图5B的避障模式不同。所述移动体102以所述移动体102的行进方向(即图5C中对应于虚线曲线的实线箭头所指的方向)为基准，向与所述障碍物60反向侧偏移比所述第一角度θ1大的第二角度θ2的方向(如图5C中的另一实线箭头所指的方向)移动，可以确保移动体102与障碍物60的距离d朝向障碍物60反向侧拉开至作为安全距离的第一距离以上，且更进一步以比所述第一角度θ1大的第二角度θ2的方向远离障碍物60。
从如图5C的状态转换至图5D的状态之后，移动体102与障碍物60的距离d拉开至作为安全距离的第一距离以上，不需执行避障模式。此时，控制部件110重新依据移动体102与目标50的当前的位置情报计算出新的移动路径的片段(如图5D中的虚线直线、虚线曲线与实线箭头等对应于前述图3A至图3E的计算方式)，使移动体102继续朝向目标50移动(即使目标50处于移动状态，也同样地依据目标50的当前的位置情报进行计算)。然而，若在移动体102与所述控制部件110的下一个应答周期，在移动体102的移动过程中仍然出现移动体102与障碍物60的距离d为第一距离以下的情况(例如存在多个障碍物60，或者所述障碍物60处于移动状态)时，移动体102再次采用图5C至图5D的避障模式，以所述移动体102的行进方向(即图5D中的实线箭头所指的方向)为基准，向与所述障碍物60反向侧偏移比所述第一角度θ1大的第二角度θ2的方向移动，进一步远离避障物60。
图6A与图6B为图1的移动体在移动过程中遇到障碍物的另一避障模式的示意图。在本实施例中，在所述移动体102移动所述片段时，在所述移动体102与障碍物60的距离d为第二距离以下的情况下(如图6A的状态)，移动体102开始另一种避障模式。所谓的第二距离是比第一距离更小的距离，实际采用的数值可依据需求调整。虽然图6A将障碍物60图示于移动体102的移动路径的片段上，但无论障碍物60是否存在移动体102的移动路径的片段上，当移动体102与障碍物60的距离d小于第二距离时，移动体102都有可能撞到障碍物60(例如是移动体102的侧边擦撞到障碍物60)。此时，所述移动体102反向移动所述片段，回到所述移动体102通过的所述片段上的点，而从如图6A的状态转换至图6B的状态。
具体而言，由于第二距离是比第一距离更小的距离，在正常情况下，移动体102能够在移动体102与障碍物60的距离d小于第一距离时便启动如图5A至图5D的避障模式。然而，当移动体102在移动所述片段的过程中出现突然靠近移动体102的障碍物60(如图6A的障碍物60从虚线处移动至实线处而靠近移动体102)时，或者当移动体102以图5A至图5B或者图5C至图5D的避障模式避开第一个障碍物而导致突然靠近另一障碍物时，可能在这样的突发状况下出现移动体102与障碍物60的距离d突然成为小于第二距离的情况。此时，由于移动体102与障碍物60非常接近，若采用图5A至图5B或者图5C至图5D的避障模式，仍然可能在下一个应答周期中发生移动体102与障碍物60未拉开至安全距离以上而需要开始避障模式的状态。在此基础下，由于移动体102在前一时间点才移动所述片段，能够保证所述片段上没有障碍物，因此在所述移动体102与障碍物60的距离d为比第一距离更小的第二距离以下的情况下(如图6A的状态)，所述移动体102反向移动所述片段，回到所述移动体102通过的所述片段上的点。
而后，由于移动体102与障碍物60的距离d大于第一距离以上，不需执行避障模式。控制部件110重新依据移动体102与目标50的当前的位置情报计算出新的移动路径的片段(如图6B中的虚线直线与虚线曲线等对应于前述图3A至图3E的计算方式)，使移动体102继续朝向目标50移动(即使目标50处于移动状态，也同样地依据目标50的当前的位置情报进行计算)。在此过程中，若障碍物60处于移动状态而离开先前位置，则移动体102能够依照控制部件110所规划的新的移动路径的片段继续移动(不需执行避障模式)，直至抵达目标50。若障碍物60处于固定状态而位于先前位置，由于障碍物60不是处于突发状况，移动体102能够在移动所述片段的过程中，在移动体102与障碍物60的距离d小于第一距离的情况下，开始图5A至图5B的避障模式(以所述移动体102的行进方向为基准，向与所述障碍物60反向侧偏移第一角度θ1的方向移动)，使得移动体102朝向障碍物60反向侧拉开至作为安全距离的第一距离以上。随后，移动体102不需执行避障模式，控制部件110重新依据移动体102与目标50的当前的位置情报计算出新的移动路径的片段，使移动体102继续朝向目标50移动(即使目标50处于移动状态，也同样地依据目标50的当前的位置情报进行计算)。
前述图5A至图5D以及图6A与图6B所述有关移动体102的避障模式是以移动体102在移动所述片段的过程中遇到障碍物60的情况作说明，但当本实施例的移动体的控制系统100同时控制多个移动体(如图2的移动体102a与102b)时，其中一个移动体102a对于另一个移动体102b而言也可能成为处于移动状态的障碍物。因此，对于控制部件110同时控制多个移动体的时施方式，每个移动体也都可以采用上述的避障模式来避开其他移动体。
具体而言，若以前述图5A至图5B所示的实施方式说明包含作为第一移动体的移动体102a和作为第二移动体的移动体102b的避障模式，在所述第一移动体(相当于图5A至图5B的障碍物60)和所述第二移动体(相当于图5A至图5B的移动体102)的距离d为第一距离以下的情况下，所述第二移动体(相当于图5A至图5B的移动体102)以所述第二移动体的行进方向(即图5A中对应于虚线曲线的实线箭头所指的方向)为基准，向与所述第一移动体(相当于图5A至图5B的障碍物60)反向侧偏移第一角度θ1的方向(如图5A中的另一实线箭头所指的方向)移动，而从如图5A的状态转换至图5B的状态，使第二移动体与第一移动体的距离拉开至第一距离以上。
类似地，若以前述图5C至图5D所示的实施方式说明包含作为第一移动体的移动体102a和作为第二移动体的移动体102b的避障模式，在连续两个应答周期内所述第二移动体(相当于图5C至图5D的移动体102)与所述第一移动体(相当于图5C至图5D的障碍物60)的距离d在所述第一距离以下的情况下，所述第二移动体(相当于图5C至图5D的移动体102)以所述第二移动体的行进方向(即图5C中对应于虚线曲线的实线箭头所指的方向)为基准，向与所述第一移动体(相当于图5C至图5D的障碍物60)反向侧偏移比所述第一角度θ1大的第二角度θ2的方向(如图5C中的另一实线箭头所指的方向)移动，而从如图5C的状态转换至图5D的状态。
类似地，若以前述图6A至图6B所示的实施方式说明包含作为第一移动体的移动体102a和作为第二移动体的移动体102b的避障模式，在所述第二移动体(相当于图6A至图6B的移动体102)移动所述片段时，在所述第一移动体(相当于图6A至图6B的障碍物60)与所述第二移动体(相当于图6A至图6B的移动体102)的距离d为比第一距离更小的第二距离以下的情况下(如图6A的状态)，所述第二移动体(相当于图6A至图6B的移动体102)反向移动所述第二移动体通过的片段，回到所述第二移动体通过的所述片段上的点，而从如图6A的状态转换至图6B的状态。
在以上述避障模式避开第一移动体(相当于图5A至图5D或图6A至图6B的障碍物60)后，第二移动体(相当于图5A至图5D或图6A至图6B的移动体102)与第一移动体的距离d大于第一距离以上，不需执行避障模式。控制部件110重新依据第二移动体与目标50的当前的位置情报计算出新的移动路径的片段，使第二移动体继续朝向所对应的目标50移动(即使目标50处于移动状态，也同样地依据目标50的当前的位置情报进行计算)。
上述实施方式虽以第二移动体避开第一移动体为例进行说明，但反之亦然，第一移动体亦可采用上述避障模式避开第二移动体。类似地，虽然上述实施方式是以第一移动体对比为障碍物进行说明，但无论在第二移动体开始避障模式避开第一移动体的同时第一移动体是否也开始避障模式避开第二移动体，在第二移动体避开第一移动体之后，控制部件110亦可重新依据第一移动体与第一移动体所对应的目标(可与第二移动体的目标相同或不同)的当前的位置情报计算出新的移动路径的片段，使第一移动体继续朝向第一移动体所对应的目标移动(即使目标处于移动状态，也同样地依据目标的当前的位置情报进行计算)。由此可知，在本实施例中，即使移动体的控制系统100同时控制多个移动体，每个移动体102都具备有上述的避障功能，而能够避免与障碍物或其他移动体产生碰撞。
综上所述，本发明的移动体的控制方法及移动体的控制系统使控制部件依据移动体与目标的位置情报，计算出所述移动体与所述目标之间的移动路径的片段，并将所述片段传达至所述移动体。而后，依序重复执行上述步骤，直至所述移动体抵达所述目标。此外，在移动体移动所述片段的过程中，移动体本身具备避障模式，能够有效的避开障碍物或者避开另一移动体，而后重新以前述的方式规划出移动路径的片段。如此，本发明的移动体的控制方法及移动体的控制系统是以片段式的方式规划移动体至目标之间的移动路径，从而能够提供移动体更为稳定且精准的移动路径。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (26)

1.一种移动体的控制方法，其特征在于，使控制部件依序重复执行下列步骤，直至移动体抵达目标，所述步骤包括：
依据所述移动体与所述目标的位置情报，计算出所述移动体与所述目标之间的移动路径的片段；以及
将所述片段传达至所述移动体。
2.根据权利要求1所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述移动体具有使所述移动体移动的第一驱动轮和第二驱动轮，所述控制部件依据所述移动体与所述目标的方向矢量计算出所述移动体相对于所述目标的角度差、角速度以及速度，并依据所述角速度与所述速度计算出所述移动体的所述第一驱动轮和所述第二驱动轮对应于所述片段的移动速度，将所述片段传达至所述移动体。
3.根据权利要求1或2所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述位置情报由感测定位部件对所述移动体和/或所述目标进行感测并定位而取得。
4.根据权利要求3所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述位置情报由所述感测定位部件对搭载于所述移动体和/或所述目标的感测元件进行感测并定位而取得。
5.根据权利要求3或4所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述控制部件依据所述感测定位部件相对于所述控制部件的响应周期计算出所述移动体与所述目标之间的所述移动路径的所述片段。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述移动体具有画像检测部件，在所述画像检测部件检测所述目标的情况下，所述控制部件依据所述移动体的位置情报、和由所述画像检测部件检测的所述目标的位置情报，计算出所述片段。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述控制部件配置在与所述移动体不同的位置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的移动体的控制方法，其特征在于，当所述移动体移动所述片段时，在所述移动体与障碍物的距离为第一距离以下的情况下，所述移动体以所述移动体的行进方向为基准，向与所述障碍物反向侧偏移第一角度的方向移动。
9.根据权利要求8所述的移动体的控制方法，其特征在于，关于所述移动体与所述控制部件的应答周期，在连续两个应答周期内所述移动体与所述障碍物的距离在所述第一距离以下的情况下，所述移动体以所述移动体的行进方向为基准，向与所述障碍物反向侧偏移比所述第一角度大的第二角度的方向移动。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的移动体的控制方法，其特征在于，在所述移动体移动所述片段时，在所述移动体与障碍物的距离为第二距离以下的情况下，所述移动体反向移动所述片段，回到所述移动体通过的所述片段上的点。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述移动体包括第一移动体和第二移动体，在所述第一移动体和所述第二移动体的距离为第一距离以下的情况下，所述第二移动体以所述第二移动体的行进方向为基准，向与所述第一移动体反向侧偏移第一角度的方向移动。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述移动体包括第一移动体和第二移动体，在所述第一移动体和所述第二移动体的距离为第二距离以下的情况下，所述第二移动体反向移动所述第二移动体通过的片段，回到所述第二移动体通过的所述片段上的点。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的移动体的控制方法，其特征在于，所述移动路径和/或所述片段，以连结所述移动体和所述目标的假想直线为基准，为向所述移动体的行进方向凸出的曲线。
14.一种移动体的控制系统，其特征在于，包括：
控制部件，用以依序重复执行下列步骤，直至移动体抵达目标，所述步骤包括：
依据所述移动体与所述目标的位置情报，计算出所述移动体与所述目标之间的移动路径的片段；以及
将所述片段传达至所述移动体。
15.根据权利要求14所述的移动体的控制系统，其特征在于，所述移动体具有使所述移动体移动的第一驱动轮和第二驱动轮，所述控制部件依据所述移动体与所述目标的方向矢量计算出所述移动体相对于所述目标的角度差、角速度以及速度，并依据所述角速度与所述速度计算出所述移动体的所述第一驱动轮和所述第二驱动轮对应于所述片段的移动速度，使所述片段传达至所述移动体。
16.根据权利要求14或15所述的移动体的控制系统，其特征在于，更包括：
感测定位部件，对所述移动体和/或所述目标进行感测并定位而得到所述位置情报。
17.根据权利要求16所述的移动体的控制系统，其特征在于，所述感测定位部件对搭载于所述移动体和/或所述目标的感测元件进行感测并定位而得到所述位置情报。
18.根据权利要求16或17所述的移动体的控制系统，其特征在于，所述控制部件依据所述感测定位部件相对于所述控制部件的响应周期计算出所述移动体与所述目标之间的所述移动路径的所述片段。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的移动体的控制系统，其特征在于，所述移动体具有画像检测部件，在所述画像检测部件检测所述目标的情况下，所述控制部件依据所述移动体的位置情报、和由所述画像检测部件检测的所述目标的位置情报，计算出所述片段。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的移动体的控制系统，其特征在于，所述控制部件配置在与所述移动体不同的位置。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的移动体的控制系统，其特征在于，当所述移动体移动所述片段时，在所述移动体与障碍物的距离为第一距离以下的情况下，所述移动体以所述移动体的行进方向为基准，向与所述障碍物反向侧偏移第一角度的方向移动。
22.根据权利要求21所述的移动体的控制系统，其特征在于，关于所述移动体与所述控制部件的应答周期，在连续两个应答周期内所述移动体与所述障碍物的距离在所述第一距离以下的情况下，所述移动体以所述移动体的行进方向为基准，向与所述障碍物反向侧偏移比所述第一角度大的第二角度的方向移动。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的移动体的控制系统，其特征在于，在所述移动体移动所述片段时，在所述移动体与障碍物的距离为第二距离以下的情况下，所述移动体反向移动所述片段，回到所述移动体通过的所述片段上的点。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的移动体的控制系统，其特征在于，所述移动体包括第一移动体和第二移动体，在所述第一移动体和所述第二移动体的距离为第一距离以下的情况下，所述第二移动体以所述第二移动体的行进方向为基准，向与所述第一移动体反向侧偏移第一角度的方向移动。
25.根据权利要求14至23中任一项所述的移动体的控制系统，其特征在于，所述移动体包括第一移动体和第二移动体，在所述第一移动体和所述第二移动体的距离为第二距离以下的情况下，所述第二移动体反向移动所述第二移动体通过的片段，回到所述第二移动体通过的所述片段上的点。
26.根据权利要求14至25中任一项所述的移动体的控制系统，其特征在于，所述移动路径和/或所述片段，以连结所述移动体和所述目标的假想直线为基准，为向所述移动体的行进方向凸出的曲线。
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