CN111631640A - 可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，该应用方法包括以下步骤：S1:确定检测装置与行走面的初始距离为L，机器人行走，检测装置中的远红外发射器和近红外发射器检测行走面；S2:检测装置中的红外接收器接收行走面反射的由远红外发射器和近红外发射器发出的反射信号的强度值E1和E2；S3:机器人根据E1和E2的关系判断行走面状况。通过检测两个红外灯反射的信号强度的差值，来判断机器人的行走面状况，使机器人可以根据不同的行走面进行不同的应对，抗干扰性强。

Description

可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法
技术领域
本发明涉及自主行动机器人技术领域，具体涉及一种可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法。
背景技术
随着技术发展和人们对舒适生活的追求，自主行动机器人越来越多进入到人们生活当中，如陪伴机器人、扫地机器人等。机器人在行走过程中，一般只是检查行走路线上是否有障碍物或者是否是台阶，不会检测机器人正在行走的行走面的状况，当行走面出现一个坎或地毯时，机器人爬不上去却又检测不出来，就会被卡住，停止工作；或者，当行走面出现一个低矮面时，就算这个低矮面的落差较小，如果机器人落到低矮面中，机器人会被卡在低矮面中，而机器人的防跌落装置会因低矮面的落差较小无法检测出来。所以现有的机器人需要增加一个用于检测机器人行走面状况的检测装置，并根据该检测装置的检测数据设定该检测装置的应用方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，采用该方法可以使机器人检测装置准确检测到行走面的状况。本发明的具体技术方案如下：
一种可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，该应用方法包括以下步骤：S1:确定检测装置与行走面的初始距离为L，机器人行走，检测装置中的远红外发射器和近红外发射器检测行走面；S2: 检测装置中的红外接收器接收行走面反射的由远红外发射器和近红外发射器发出的反射信号的强度值E1和E2；S3:机器人根据E1和E2的大小关系判断行走面状况。机器人通过对比检测到的两个数值的大小关系就可以判断出行走面的状况，需要运算的数值少，运算速度快，功能强大。
于本发明的一个或多个方案中，确定L前，机器人根据检测装置与行走面的高度A的变化获取反射信号的强度值E1和E2的变化曲线。
于本发明的一个或多个方案中，E1会随着远红外发射器与行走面的高度A的增加而先增加后减小，E2会随着近红外发射器与行走面的高度A的增加而减小。E1和E2的数值随高度的变化不一样，与E1和E2的数值变化相比，减少环境因素对检测结果的影响，抗干扰性更强。
于本发明的一个或多个方案中，基于变化曲线上E1和E2的值，当机器人检测到E1＜E2时，机器人判断行走面为升起面。
于本发明的一个或多个方案中，基于变化曲线上E1和E2的值，当机器人检测到E1=E2且E1和E2不等于零时，机器人判断行走面为平面。
于本发明的一个或多个方案中，基于变化曲线上E1和E2的值，当机器人检测到E1大于预设值Ea，且E2小于E1的1/2时，机器人判断行走面为跌落面。
于本发明的一个或多个方案中，基于变化曲线上E1和E2的值，当机器人检测到E1小于预设值Ea,E2小于预设值Eb时，机器人判断行走面为跌落面。通过检测并对比两个红外发射器的反射信号的强度值，可以检测到高度差较小的升起面或跌落面，防止机器人被卡在这些平面中。
于本发明的一个或多个方案中，所述预设值Ea为当检测装置与行走面的高度大于10cm时任一E1的数值。
于本发明的一个或多个方案中，所述预设值Ea为当检测装置与行走面的高度大于10cm时任一E1的数值；所述预设值Eb为当检测装置与行走面的高度大于10cm时任一E2的数值。在生活当中台阶的高度为10cm左右，所以设定10cm为悬崖高度，所以预设值的取值只要超过10cm的数值即可，取值范围灵活，可以根据实际数值进行变动，提高机器人的应变能力。
于本发明的一个或多个方案中，机器人基于E1和E2的和来获取行走面的红外反射率。机器人可以获取行走面的红外反射率，测出来的红外反射率可以供其它传感器作参考，提高这些传感器的检测精度。
附图说明
图1为本发明的机器人检测装置的应用方法的流程图；
图2为本发明的机器人检测装置的结构示意图；
图3为本发明的一个实施例中的E1和E2的曲线图；
图4为本发明的一个实施例中的反射信号的信号强度与高度A的关系数据表。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征 “之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面结合说明书的附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照附图1可知，一种可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，该应用方法包括以下步骤：S1:确定检测装置1与行走面的初始距离为L，机器人行走，检测装置中的远红外发射器2和近红外发射器3检测行走面；S2:检测装置中的红外接收器4接收行走面反射的由远红外发射器2和近红外发射器3发出的反射信号的强度值E1和E2；S3:机器人根据E1和E2的大小关系判断行走面状况。通过检测并对比两个红外发射器的反射信号的强度值的大小关系，来判断机器人的行走面状况，使机器人可以根据不同的行走面进行不同的应对，抗干扰性强。根据图2可知，检测装置1包括红外接收器4、远红外发射器2和近红外发射器3，远红外发射器2和近红外发射器3以不同的发射角度设置在检测装置1上，而且远红外发射器2和近红外发射器3的中心线与红外接收器4的中心线的交叉点分别在不同的平面上，近红外发射器3设置在红外接收器4和远红外发射器2之间，该检测装置1结构简单，生产成本较低，功能强大。
作为其中一种实施列，L为检测装置与行走面的初始距离，A为检测装置与行走面的高度，高度A会根据机器人在行走过程中，检测装置与行走面的距离改变而改变。所述机器人确定L前，机器人根据高度A的变化获取反射信号的强度值E1和E2如图3所示的变化曲线，变化曲线图的横坐标是检测装置与行走面之间的高度，纵坐标是远红外发射器2和近红外发射器3的反射信号的强度。E1会随着远红外发射器2与行走面的高度A的增加而先增加后减小，E2会随着近红外发射器3与行走面的高度A的增加而减小。A从零开始到E1和E2的探测范围外，E1先是比E2小，当A为特定的数值时，E1和E2相等，然后E1一直比E2大，直至超出E1和E2的探测范围，E1和E2的数值都趋于零或等于零，而A在超出E1与E2的探测范围时，只对判断E1和E2是否相等有影响。基于变化曲线上高度A与E1和E2的关系，设置L的数值，使E1与E2之间的差值在一定范围B内且E1和E2远大与零时，设定E1=E2，则这时A约等于L，所以当E1与E2之间的差值在设定的范围B内，机器人遇到的行走面为平面。当E1＜E2且两者之间的差值不在设定的范围B内，机器人遇到的行走面为升起面。当E1大于预设值Ea，且E2小于E1的1/2时，或当E1小于预设值Ea,E2小于预设值Eb时，机器人遇到的行走面为跌落面，所述预设值Ea为当检测装置1与行走面的高度大于10cm时任一E1的数值，所述预设值Eb为当检测装置1与行走面的高度大于10cm时任一E2的数值。机器人根据所述行走面和交界处的高度差执行相应的操作。机器人执行相应的操作至少包括继续行走、停止行走、沿边界行走或折返。机器人本身具备的功能会影响机器人对行走面的适应性，比如扫地机器人需要尽可能的紧贴清扫面，在平面上会一直行走，遇到有高度差的行走面，以防被卡住，一般会让扫地机器人沿高度差的交界处沿边行走，遇到台阶或在桌子边沿时，会停止行走或折返；如果是消毒机器人，这类机器人不需要紧贴行走面，遇到遇到有较小高度差的行走面，地毯、坎或陷坑，对机器人行走影响不大，机器人可以在该类型的行走面上继续行走。通过先获取检测数据，然后再进行检测的方法使机器人的检测结果更加准确；机器人通过该检测数据可以帮助不同机器人面对相同状况进行不同的操作，使用范围广。机器人基于E1和E2的和来获取行走面的红外反射率，E1和E2的和除以远红外发射器和近红外发射器的发射信号强度和为红外反射率，测出来的红外反射率可以供其他传感器作参考，提高了检测数据的精准度。
作为其中一种实施列，图4的表格为将检测装置1设置在扫地机上得到后放大的检测数据，表格中的距离为检测装置1与行走面的高度A，单位为毫米，而使E1和E2的数值相等的高度A可以由远红外发射器2和近红外发射器3在检测装置1上的摆放角度来改变，根据扫地机器人需与行走面保持相近的距离，所以调整远红外发射器2和近红外发射器3在检测装置1上的摆放角度，将距离L设为12mm至15mm中任一数值较适合。根据表格数值可知，Ｅ１随着高度A增加，先升高到达峰值后再降低；Ｅ２随着高度A增加而减小。当L为15mm时，遇到2mm以上的凸起面，高度A减小到交点的13mm以下，此时E1＜E2，所以E1＜E2，判断机器遇到凸起面，凸起面可能是地毯或者过坎。当E1的值大于１０，并且E2小于E1的1/2；或当E1的值小于１０，E2的值小于３，满足以上两条中的任意一条，则判断为机器人遇到凹陷面，机器人行驶到凹陷面将会发生跌落。高度A为100ｍｍ时，E1为21，E2为4,。此时，近发射反馈信号E2急剧减小，接近为0，远发射反馈信号E1,仍达到21，且E1＞2E2，满足第一个条件，判断为跌落；而当高度A远大于100ｍｍ时，Ｅ１的值会小于１０，Ｅ２的值会更小，所以满足条件２，判断为跌落；而黑色的行走面的Ｅ１和Ｅ２的值，既不满足条件1也不满足条件2，不会被判断为跌落，减少黑色的行走面对检测结果的影响。其它情况，Ｅ１与Ｅ２的差值在一定范围内，且高度A的变化较小，所以设定Ｅ１等于Ｅ２，机器人的行走面为平面。机器人将凹陷面的判断范围缩小，减少了行走面不平对检测结果的影响。
在说明书的描述中，参考术语“合一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”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，在本说明书中对于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、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。说明书的描述中连接的所述连接方式具有明显的效果和实用效力。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，应由各权利要求限定之。

Claims (10)

1.一种可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，该应用方法包括以下步骤：
S1:确定检测装置与行走面的初始距离为L，机器人行走，检测装置中的远红外发射器和近红外发射器检测行走面；
S2: 检测装置中的红外接收器接收行走面反射的由远红外发射器和近红外发射器发出的反射信号的强度值E1和E2；
S3:机器人根据E1和E2的大小关系判断行走面状况。
2.根据权利要求1所述的可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，确定L前，机器人根据检测装置与行走面的高度A的变化获取反射信号的强度值E1和E2的变化曲线。
3.根据权利要求2所述的可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，E1会随着远红外发射器与行走面的高度A的增加而先增加后减小，E2会随着近红外发射器与行走面的高度A的增加而减小。
4.根据权利要求1、2或3所述的可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，基于变化曲线上E1和E2的值，当机器人检测到E1＜E2时，机器人判断行走面为升起面。
5.根据权利要求1、2或3所述的可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，基于变化曲线上E1和E2的值，当机器人检测到E1=E2且E1和E2不等于零时，机器人判断行走面为平面。
6.根据权利要求1、2或3所述的可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，基于变化曲线上E1和E2的值，当机器人检测到E1大于预设值Ea，且E2小于E1的1/2时，机器人判断行走面为跌落面。
7.根据权利要求1、2或3所述的可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，基于变化曲线上E1和E2的值，当机器人检测到E1小于预设值Ea,E2小于预设值Eb时，机器人判断行走面为跌落面。
8.根据权利要求6所述的可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，所述预设值Ea为当检测装置与行走面的高度大于10cm时任一E1的数值。
9.根据权利要求7所述的可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，所述预设值Ea为当检测装置与行走面的高度大于10cm时任一E1的数值；所述预设值Eb为当检测装置与行走面的高度大于10cm时任一E2的数值。
10.根据权利要求1所述的可判断机器人行走面状况的检测装置的应用方法，其特征在于，机器人基于E1和E2的和来获取行走面的红外反射率。
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