CN110955233A - 一种机器人的防撞方法、机器人及防撞系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人技术领域，公开了一种机器人的防撞方法、机器人及防撞系统，该方法包括：获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。本发明克服了现有避障技术中存在的缺陷，不仅会大大降低成本，其内部程序也会相应简化；也不会出现盲区的问题。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种机器人的防撞方法、机器人及防撞系统。
背景技术
目前，机器人通常是通过激光SLAM，视觉VSLAM，IMU惯导等技术的单独使用或者是组合使用进行室内导航。这类导航技术大多是通过图像识别，激光测距，惯性传感器来获取实时导航数据，可以在理想状态下实现机器人的地图绘制，导航，区域限定等功能。
在这些导航技术的基础上，辅助以超声波测距，红外测距等方法，防止机器人在场景中运行时发生碰撞的目的。
而上述避障方法存在以下缺陷：(一)需额外增加超声波测距、激光测距等传感器来避开对应方向上的物体；额外增加附件会相应提高成本。 (二)若为了降低成本，只在固定几个方向上增加超声波测距、激光测距等传感器，会存在一定盲区；无法实现精准避免发生碰撞。(三)若为了解决盲区的问题，环绕机器人设置超声波测距、激光测距等传感器，不仅会大大增加成本，其内部程序也会相应变得复杂很多，容易发生错误。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人的防撞方法、机器人及防撞系统，克服了现有避障技术中存在的缺陷，不仅会大大降低成本，其内部程序也会相应简化；也不会出现盲区的问题。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种机器人的防撞方法，包括：获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。
优选的，在获取机器人所在位置的第一位置信息之前还包括：实时获取机器人在地磁指纹地图上所在位置的地磁信息，将所述地磁信息转换成第一位置信息。
优选的，在获取所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息之前还包括：当所述机器人当前所在位置周围的物体为另一机器人时，另一机器人获取自身当前所在位置的第二位置信息，接收另一机器人发送的所述第二位置信息。
优选的，所述的控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态具体包括：控制所述机器人按照规划路径继续运行，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否达到预设警戒值；当所述位置距离达到预设警戒值时，控制所述机器人停止运行或后退或按照重新规划后的路径运行。
优选的，设置所述预设安全范围具体包括：结合所述地磁指纹地图上各个位置坐标点的地形特征属性，设置各个位置坐标点所对应的预设安全范围。
进一步优选的，所述各个位置坐标点对应的预设安全范围相同或不同，同一位置坐标点在各个方位上对应的预设安全范围相同或不同。
本发明还提供一种机器人，包括：获取模块，获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；分析模块，与所述获取模块连接，结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；控制模块，与所述分析模块连接，当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。
优选的，所述获取模块，实时获取机器人在地磁指纹地图上所在位置的地磁信息，将所述地磁信息转换成第一位置信息。
优选的，还包括：通信模块，与所述获取模块连接，当所述机器人当前所在位置周围的物体为另一机器人时，另一机器人获取自身当前所在位置的第二位置信息，接收另一机器人发送的所述第二位置信息。
本发明还提供一种防撞系统，包括至少两台机器人：每台机器人包括：获取模块，获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；分析模块，与所述获取模块连接，结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；控制模块，与所述分析模块连接，当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。
与现有技术相比，本发明提供的一种机器人的防撞方法、机器人及防撞系统，具有以下有益效果：
1、本发明克服了现有避障技术中存在的缺陷，利用导航定位中的位置信息，来实现避障；无需额外增加超声波测距、激光测距等传感器，不仅会大大降低成本，其内部程序也会相应简化；也不会出现盲区的问题。
2、本发明利用地磁技术进行定位，获取位置信息，不需要额外增加设备，定位精度高。
3、本发明地磁指纹地图上各个位置坐标点可以设置成不同的预设安全范围，结合各个位置坐标点的地形特征；可以在不同宽度场合选择不同预设安全方位，其防撞过程中灵活性更高。同一个位置坐标点各个方向上可以设置成不同的预设安全范围，可以让机器人通过一些较窄的通道。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种机器人的防撞方法、机器人及防撞系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明一种机器人的防撞方法的流程示意图；
图2是本发明又一种机器人的防撞方法的流程示意图；
图3是本发明另一种机器人的防撞方法的流程示意图；
图4是本发明再一种机器人的防撞方法的流程示意图；
图5是本发明一种机器人的结构示意框图；
图6是本发明一种防撞系统的结构示意框图；
附图标号说明：
11—设置模块 12—获取模块 13—通信模块
14—分析模块 15—控制模块
具体实施方式
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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
根据本发明提供的一种实施例，如图1所示，一种机器人的防撞方法，包括：
S20、获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；
S30、结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；
S40、当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示；
S50、否则，所述机器人按照规划路径继续运行。
本实施例中，周围物体可以是另一个机器人，也可以是机器人所在场所放置的设备，将放置设备的位置信息进行存储；利用机器人的第一位置信息和物体的第二位置信息，来计算出两个位置之间的位置距离是否处于预设安全范围内。
利用导航定位中的位置信息，来实现避障；无需额外增加超声波测距、激光测距等传感器，不仅会大大降低成本，其内部程序也会相应简化；也不会出现盲区的问题；克服了现有避障技术中存在的缺陷。
根据本发明提供的又一种实施例，如图2所示，一种机器人的防撞方法，包括：
S10、实时获取机器人在地磁指纹地图上所在位置的地磁信息，将所述地磁信息转换成第一位置信息；
可选的，S11、当所述机器人当前所在位置周围的物体为另一机器人时，另一机器人获取自身当前所在位置的第二位置信息，接收另一机器人发送的所述第二位置信息。
S20、获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；
S30、结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；
S40、当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示；
S50、否则，所述机器人按照规划路径继续运行。
除了上述步骤外，还包括：建立机器人所在场所的平面地图；采集所述平面地图内各个位置坐标点的地磁指纹，生成地磁指纹地图。
现有的导航技术，大多是通过图像识别，激光测距，惯性传感器来获取实时导航数据。而这些导航技术种获取到的机器人位置通常都是相对位置，并且会不断累积相应的误差，导致当机器人出现位置偏差时，系统无法准确判断出机器人的位置偏差，从而无法精确地避免机器人发生碰撞。尤其是，当机器人位置出现偏差后，若是要实现多机器人在同一个场景内相互协调工作，就极有可能发生相互碰撞的情况。
基于现有室内导航技术的缺陷，通常会增加辅助设备用于机器人定位，比如wifi，蓝牙，rfid，UWB等，为机器人提供相对准确的位置校准信息，从而保证机器人的定位准确。以上的定位方法，都需要额外增加附件，提高相应成本，有些技术无法实现较高精度的定位校准，另一些则会极大地提高费用成本及施工成本。
本实施例中，地磁属于地球自带的属性，机器人上只要设置有地磁传感器，就可以在地磁指纹地图上任一点获取到对应的地磁数据，因此不会因额外增加设备而增加额外的费用。
地磁定位可以将精度控制在一定范围(例如1m)，因此可以有效地在室内实施绝对位置定位，保证机器人在室内获取准确的位置信息，从而保证各个机器人之间不会出现由于位置偏移或者传感器检测盲区导致的互相碰撞的问题。至于地磁定位精度问题，不是本发明的重点，此处不再赘述。
根据本发明提供的另一种实施例，如图3所示，一种机器人的防撞方法，包括：
可选的，S10、实时获取机器人在地磁指纹地图上所在位置的地磁信息，将所述地磁信息转换成第一位置信息
可选的，S11、当所述机器人当前所在位置周围的物体为另一机器人时，另一机器人获取自身当前所在位置的第二位置信息，接收另一机器人发送的所述第二位置信息。
S20、获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；
S30、结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；
S41、当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照规划路径继续运行，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否达到预设警戒值；
S42、当所述位置距离达到预设警戒值时，控制所述机器人停止运行或后退或按照重新规划后的路径运行。
S50、当所述位置距离未处于预设安全范围内，所述机器人按照规划路径继续运行。
本实施例中，当所述位置距离处于预设安全范围内，表示机器人和周围物体可能会发生碰撞。由于本实施例是通过两个位置之间的位置距离来判断是否发生碰撞，有可能两个位置在规划路径上的距离会更大，机器人和周围物体发生碰撞的可能性非常小。
为了避免在这种情况下影响机器人正常运行，可以将预设安全范围设置大些，机器人和周围物体发生碰撞的可能性也会减少；在此基础上，机器人还是可以按照规划路径继续运行，进行分析机器人和周围物体之间的位置距离的变化，当机器人和周围物体之间的位置距离达到预设警戒值，再控制机器人停止运行或后退或重新规划路径。
根据本发明提供的再一种实施例，如图4所示，一种机器人的防撞方法，包括：
S01、结合所述地磁指纹地图上各个位置坐标点的地形特征属性，设置各个位置坐标点所对应的预设安全范围。
所述各个位置坐标点对应的预设安全范围相同或不同，同一位置坐标点在各个方位上对应的预设安全范围相同或不同。
可选的，S10、实时获取机器人在地磁指纹地图上所在位置的地磁信息，将所述地磁信息转换成第一位置信息。
S11、当所述机器人当前所在位置周围的物体为另一机器人时，另一机器人获取自身当前所在位置的第二位置信息，接收另一机器人发送的所述第二位置信息。
S20、获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；
S30、结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；
S40、当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。
可选的，S41、控制所述机器人按照规划路径继续运行，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否达到预设警戒值；
S42、当所述位置距离达到预设警戒值时，控制所述机器人停止运行或后退或按照重新规划后的路径运行。
S50、当所述位置距离未处于预设安全范围内，所述机器人按照规划路径继续运行。
本实施例中，结合室内场所各个位置坐标点的地形特征属性，可以设置不同的预设安全范围，例如：位置坐标点处于较宽场所，预设安全范围设置为不小于3m；位置坐标点处于较窄场所，预设安全范围设置为不小于2m。
同一位置坐标点在各个方位上对应的预设安全范围不同，例如：位置坐标点朝南方位上的预设安全范围设置为不小于3m，位置坐标点朝西方位上的预设安全范围设置为不小于2m。
当同一位置坐标点在各个方位上对应的预设安全范围不同时，获取机器人当前所在位置的第一位置信息外，还获取机器人当前所在位置的第一方位信息。获取所述机器人当前所在位置的预设安全范围具体包括：分析所述机器人当前所在位置的第一位置信息和第一方位信息得到预设安全范围。
根据本发明提供的一种实施例，如图5所示，一种机器人，包括：
可选的，设置模块11，结合所述地磁指纹地图上各个位置坐标点的地形特征属性，设置各个位置坐标点所对应的预设安全范围。
所述各个位置坐标点对应的预设安全范围相同或不同，同一位置坐标点在各个方位上对应的预设安全范围相同或不同。
可选的，实时获取机器人在地磁指纹地图上所在位置的地磁信息，将所述地磁信息转换成第一位置信息。
可选的，还包括通信模块13，与所述获取模块12连接，当所述机器人当前所在位置周围的物体为另一机器人时，另一机器人获取自身当前所在位置的第二位置信息，接收另一机器人发送的所述第二位置信息。
获取模块12，获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；
分析模块14，分别与所述设置模块11、获取模块12连接，结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；
控制模块15，与所述分析模块14连接，当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。
可选的，所述控制模块15控制所述机器人按照规划路径继续运行，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否达到预设警戒值；
当所述位置距离达到预设警戒值时，控制所述机器人停止运行或后退或按照重新规划后的路径运行。
根据本发明提供的一种实施例，如图6所示，一种机器人的防撞系统，包括至少两台机器人：
每台机器人包括：
可选的，设置模块11，结合所述地磁指纹地图上各个位置坐标点的地形特征属性，设置各个位置坐标点所对应的预设安全范围。
所述各个位置坐标点对应的预设安全范围相同或不同，同一位置坐标点在各个方位上对应的预设安全范围相同或不同。
优选的，实时获取机器人在地磁指纹地图上所在位置的地磁信息，将所述地磁信息转换成第一位置信息。
优选的，通信模块，与所述获取模块12连接，当所述机器人当前所在位置周围的物体为另一机器人时，另一机器人获取自身当前所在位置的第二位置信息，接收另一机器人发送的所述第二位置信息。
获取模块12，获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；
分析模块14，分别与所述设置模块11、获取模块12连接，结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；
控制模块15，与所述分析模块14连接，当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。
优选的，所述控制模块15控制所述机器人按照规划路径继续运行，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否达到预设警戒值；
当所述位置距离达到预设警戒值时，控制所述机器人停止运行或后退或按照重新规划后的路径运行。
现以两台机器人在某一商场同一层一起运作为例：
首先通过商场平面图获取商场内的平面地图，采集平面地图中各个坐标点的地磁指纹信息，生成一张这一层同时含有坐标点和对应地磁指纹信息的地磁指纹地图。
当两台机器人开始运动之后，通过机器人携带的地磁传感器，机器人实时获取自身所在位置的地磁信息，然后结合地磁指纹地图中各个坐标点的地磁指纹信息，将地磁信息转换成机器人自身所在位置在该地磁指纹地图中的位置信息。
两台机器人相互发送自身的位置信息，并且每台机器人各自获取自身所在位置的安全范围(设定安全距离)。每台机器人各自计算两台机器人所处位置之间的实际距离
只要一台机器人的第一位置信息(x1， y1)和另一台机器人的第二位置信息(xn，yn)的位置距离不小于设定安全距离L，则表示这两台机器人没有相撞的风险，可以按照计划路径继续运动；若出现两台机器人的位置距离小于任意一台机器人的设定安全距离，则表示这两台机器人进入彼此的安全范围，有互相相撞的可能；此时机器人会做出对应的预设动作，列如报警，停止运动，后退，或者重新规划路径避开彼此安全范围等，从而保证这两台机器人的安全运行。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种机器人的防撞方法，其特征在于，包括：
获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；
结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；
当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。
2.根据权利要求1所述的一种机器人的防撞方法，其特征在于，在获取机器人所在位置的第一位置信息之前还包括：
实时获取机器人在地磁指纹地图上所在位置的地磁信息，将所述地磁信息转换成第一位置信息。
3.根据权利要求1所述的一种机器人的防撞方法，其特征在于，在获取所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息之前还包括：
当所述机器人当前所在位置周围的物体为另一机器人时，另一机器人获取自身当前所在位置的第二位置信息，接收另一机器人发送的所述第二位置信息。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种机器人的防撞方法，其特征在于，所述的控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态具体包括：
控制所述机器人按照规划路径继续运行，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否达到预设警戒值；
当所述位置距离达到预设警戒值时，控制所述机器人停止运行或后退或按照重新规划后的路径运行。
5.根据权利要求2所述的一种机器人的防撞方法，其特征在于，设置所述预设安全范围具体包括：
结合所述地磁指纹地图上各个位置坐标点的地形特征属性，设置各个位置坐标点所对应的预设安全范围。
6.根据权利要求5所述的一种机器人的防撞方法，其特征在于：
所述各个位置坐标点对应的预设安全范围相同或不同，同一位置坐标点在各个方位上对应的预设安全范围相同或不同。
7.一种应用于如权利要求1所述的一种机器人的防撞方法中的机器人，其特征在于，包括：
获取模块，获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；
分析模块，与所述获取模块连接，结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；
控制模块，与所述分析模块连接，当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。
8.根据权利要求7所述的一种机器人，其特征在于：
所述获取模块，实时获取机器人在地磁指纹地图上所在位置的地磁信息，将所述地磁信息转换成第一位置信息。
9.根据权利要求7所述的一种机器人，其特征在于，还包括：
通信模块，与所述获取模块连接，当所述机器人当前所在位置周围的物体为另一机器人时，另一机器人获取自身当前所在位置的第二位置信息，接收另一机器人发送的所述第二位置信息。
10.一种应用于如权利要求1所述的一种机器人的防撞方法中的防撞系统，其特征在于，包括至少两台机器人：
每台机器人包括：
获取模块，获取机器人当前所在位置的第一位置信息以及所述机器人当前所在位置周围物体的第二位置信息；
分析模块，与所述获取模块连接，结合所述机器人当前所在位置的预设安全范围，分析所述第一位置信息和第二位置信息之间的位置距离是否处于预设安全范围内；
控制模块，与所述分析模块连接，当所述位置距离处于预设安全范围内，控制所述机器人按照预设方案调整所述机器人的运行状态或发出相应的提示。
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