CN112285379B - 一种机器人最大加速度测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人最大加速度测量方法，包括：初始化机器人的初始加速度；通过第一类传感器获取机器人的实际位置坐标；通过第二类传感器获取机器人的理论位置坐标；根据所述实际位置坐标和所述理论位置坐标获取坐标定位差；将所述初始加速度作为所述机器人临时加速度；不断增大所述机器人临时加速度，直至所述坐标定位差大于定位阈值；当所述坐标定位差大于预设定位阈值时，获取所述坐标定位差大于预设定位阈值前一个所述机器人临时加速度作为参考加速度。还公开了一种机器人最大加速度测量系统。本发明实现了，在无须摩擦系数的前提下，通过对于坐标定位差的判断，获取实践中可使用的最大加速度。

Description

一种机器人最大加速度测量方法及系统

技术领域

本发明涉及机器人参数测量领域，特别涉及一种机器人最大加速度测量方法及系统。

背景技术

机器人依赖于精准的定位系统，机器人工作过程中，如果出现驱动轮打滑，对机器人的定位影响很大。因此机器人通常会限定一个比较保守的最大加速度(可以在多数地面上都不打滑)，实际上机器人在不同材质的地面上的最大加速度(非打滑)是不一样的，如果能获取到机器人在不同材质上的摩擦系数，推算出来机器人合理的最大加速度，才能在保障不打滑的前提下，发挥出机器人最理想的加速度性能。但通常不同物体间的摩擦系数难以获得，本发明提供一种方法测量机器人在不同场景(不同地面)的加速度，使机器人能在不同环境下发挥最佳的加速度性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种机器人最大加速度测量方法，包括：

初始化机器人的初始加速度；

通过第一类传感器获取机器人的实际位置坐标；

通过第二类传感器获取机器人的理论位置坐标；

根据所述实际位置坐标和所述理论位置坐标获取坐标定位差；

将所述初始加速度作为所述机器人临时加速度；

不断增大所述机器人临时加速度，直至所述坐标定位差大于定位阈值；

当所述坐标定位差大于预设定位阈值时，获取所述坐标定位差大于预设定位阈值前一个所述机器人临时加速度作为参考加速度。

优选地，所述不断增大所述机器人临时加速度，直至所述坐标定位差大于预设定位阈值包括：

判断所述定位差是否大于预设阈值，若是，令所述临时加速度减去所述预设阶梯值，输出临时加速度减去预设阶梯值后的数值为参考加速度，否则令所述机器人临时加速度增长所述预设阶梯值，继续判断所述定位差是否大于预设阈值。

优选地，所述初始化机器人的加速度前还包括根据所示第一类传感器的精度设置所述定位阈值。

优选地，还包括：使用所述参考加速度进行测试并重复测试预设的次数，若均满足所述坐标定位差小于所述定位阈值，输出所述参考加速度为最大加速度。

优选地，所述第一类传感器为包括激光雷达、摄像头、IMU中的一种；

所述第二类传感器为里程计。

本发明还提供一种机器人最大加速度测量系统，包括：

第一位置获取模块，用于通过第一类传感器获取机器人的实际位置坐标；

第二位置获取模块，用于通过第二类传感器获取机器人的理论位置坐标；

坐标定位差获取模块，用于根据所述实际位置坐标和所述理论位置坐标获取坐标定位差；

最大加速度计算模块，用于初始化机器人的加速度，将所述初始加速度作为所述机器人临时加速度，不断增大所述机器人临时加速度，直至所述坐标定位差大于定位阈值；当所述坐标定位差大于预设定位阈值时，获取所述坐标定位差大于预设定位阈值前一个所述机器人临时加速度作为参考加速度。

最大加速度输出模块，用于输出所述参考加速度作为最大加速度。

优选地，所述最大加速度计算模块包括定位差判断模块，用于判断所述定位差是否大于预设阈值，若是，令所述临时加速度减去所述预设阶梯值，输出临时加速度减去预设阶梯值后的数值为参考加速度，否则令所述机器人临时加速度增长所述预设阶梯值，继续判断所述定位差是否大于预设阈值。

优选地，所述最大加速度计算模块还包括定位阈值设置模块，用于根据所示第一类传感器的精度设置所述定位阈值。

优选地，还包括数据验证模块，用于使用所述参考加速度进行测试并重复测试预设的次数，若均满足所述坐标定位差小于所述定位阈值，输出所述参考加速度为最大加速度。

优选地，所述第一类传感器为包括激光雷达、摄像头、IMU中的一种；

所述第二类传感器为里程计。

本发明无需测量摩擦系数，通过对坐标定位差的判断得到机器人在不同地面上的最大加速度，使机器人在不同地面下灵活调整加速度策略，发挥机器人最佳的加速度性能，且方法简便易于实现。

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为本发明实施例1的流程示意图；

图2为本发明实施例2的流程示意图；

图3为本发明实施例3的结构示意图。

第一位置获取模块1；

第二位置获取模块2；

坐标定位差获取模块3；

最大加速度计算模块4；

最大加速度输出模块5。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

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，仅示意性地绘出了其中的一个，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。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种机器人最大加速度测量方法，包括：

S1：初始化机器人的加速度，将所述初始加速度作为所述机器人临时加速度；

S2：通过第一类传感器获取机器人的实际位置坐标；

S3：通过第二类传感器获取机器人的理论位置坐标；

S4：根据所述实际位置坐标和所述理论位置坐标获取坐标定位差；

S5：不断增大所述机器人临时加速度，直至所述坐标定位差大于定位阈值；当所述坐标定位差大于预设定位阈值时，获取所述坐标定位差大于预设定位阈值前一个测量到的所述机器人临时加速度作为参考加速度；

S6：将所述参考加速度作为最大加速度进行输出。

在本实施例中，首先初始化机器人的初始加速度，初始加速度的大小可根据实际情况进行设定，开始移动，令机器人从一个初始位置移动到另一个位置，然后获取的实际坐标，也就是机器人实际的位置，也就是真正的位置，然后再获取机器人的理论位置，在机器人不出现打滑的情况下，这两个位置的值应该是相等的，至少是非常接近的，但是一旦出现打滑，便会出现理论位置与实际位置相差过大的情况，故当理论位置与实际位置之差，也就是坐标定位差较大时，也即是超过定位阈值时，便是出现打滑的时候，一旦出现打滑，输出打滑前的加速度，便可以得到相应的最大加速度。具体的速度增长方式既可以是连续的，也可以是离散的，采用阶梯式的增长方式。

通过本实施例，可以较准确地测量出机器人在某个地面上的最大加速度，克服了原有的技术方案必须要得知机器人在不同材质上的摩擦系数才能获得机器人的最大加速度的技术问题，可通过对于坐标定位差的判断，获取实践中可使用的最大加速度，也就是一个非常接近于理论最大加速度的值，并设置机器人的加速度不超过该值，是机器人在不同地面情况下灵活设置不同的加速度上限，而不是设置一个保守的固定值，从而使机器人具有灵活的加速度策略实现其最佳加速度性能。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供一种机器人最大加速度测量方法，包括：

S0：根据所示第一类传感器的精度设置定位阈值，设置预设阶梯值，所述机器人临时加速度根据所述预设阶梯值进行增长；所述第一类传感器为包括激光雷达、摄像头、IMU中的一种；

S1：初始化机器人的初始加速度；将所述初始加速度作为所述机器人临时加速度；

S2：通过第一类传感器获取机器人的实际位置坐标；具体根据包括激光雷达、摄像头、IMU中的一种或者多种传感器定位所述机器人的实际位置坐标；

S3：通过第二类传感器获取机器人的理论位置坐标；具体根据里程计定位所述机器人的理论位置坐标。

S4：根据所述实际位置坐标和所述理论位置坐标获取坐标定位差；

S5-1：判断所述定位差是否大于预设阈值，若是，进入S5-2；否则，进入S5-3；

S5-2：令所述临时加速度减去所述预设阶梯值，输出临时加速度减去预设阶梯值后的数值为参考加速度；

S5-3：令所述机器人临时加速度增长预设的阶梯值，并回到S2；

S6-1：使用所述参考加速度进行测试并重复测试预设的次数，若均满足所述坐标定位差小于所述定位阈值，输出所述参考加速度为最大加速度。

在本实施例中，由于定位阈值的大小与取决于第一类传感器的精度，第一类传感器精度越高，定位阈值的越小，反之，第一类传感器精度越小，定位阈值越大，一般而言，第一类传感器为激光雷达、摄像头、IMU等可以判断和识别机器人的实际位置的传感器，然后再通过里程计对机器人的理论位置进行计算，由于里程计的距离计算依赖于驱动轮的转动，所以实际上当驱动轮打滑时，里程计依旧在转动，所以使用里程计测量的是基于驱动轮转动的理论上的位置，也就是通过设置在驱动轮上的编码器通过驱动轮的转动获取的的理论上的位置，而不是实际上的位置，实际上的位置由激光雷达、摄像头、IMU等进行识别。

同时采用阶梯式的加速度增长方式，一方面易于控制，另一方面也能较好的对速度变化做出判断，直至检测到轮子打滑，比如机器人开始测试最大加速度，先从0.1m/s2，坐标定位差小于定位阈值，则判断未打滑，然后加速度增加到0.2m/s2，若坐标定位差小于定位阈值，继续增加。当加速度到1.0m/s2，若坐标定位差大于定位阈值，则复测0.9m/s2，若复测3次，均是坐标定位差小于定位阈值，则该类机器人在此环境下的最大加速度设定为0.9m/s2。

实施例3：

如图3所示，本实施例提供一种机器人最大加速度测量系统，包括：第一位置获取模块1，用于通过第一类传感器获取机器人的实际位置坐标；第二位置获取模块2，用于通过第二类传感器获取机器人的理论位置坐标；坐标定位差获取模块3，用于根据所述实际位置坐标和所述理论位置坐标获取坐标定位差；最大加速度计算模块4，用于初始化机器人的加速度，将所述初始加速度作为所述机器人临时加速度，不断增大所述机器人临时加速度，直至所述坐标定位差大于定位阈值；当所述坐标定位差大于预设定位阈值时，获取所述坐标定位差大于预设定位阈值前一个设置的所述机器人临时加速度作为参考加速度。最大加速度输出模块5，用于输出所述参考加速度作为最大加速度。

在本实施例中，首先初始化机器人的初始加速度，初始加速度的大小可根据实际情况进行设定，开始移动，令机器人从一个初始位置移动到另一个位置，然后获取的实际坐标，也就是机器人实际的位置，也就是真正的位置，然后再获取机器人的理论位置，在机器人不出现打滑的情况下，这两个位置的值应该是相等的，至少是非常接近的，但是一旦出现打滑，便会出现理论位置与实际位置相差过大的情况，故当理论位置与实际位置之差，也就是坐标定位差较大时，也即是超过定位阈值时，便是出现打滑的时候，一旦出现打滑，输出打滑前的加速度，便可以得到相应的最大加速度。

通过本实施例，可以测量出机器人在某个地面上的最大加速度，克服了原有的技术方案必须要得知机器人在不同材质上的摩擦系数才能获得机器人的最大加速度的技术问题，可通过对于坐标定位差的判断，获取实践中可使用的最大加速度，也就是一个非常接近于理论最大加速度的值，并设置机器人的加速度不超过该值，是机器人在不同地面情况下灵活设置不同的加速度上限，而不是设置一个保守的固定值，从而使机器人具有灵活的加速度策略实现其最佳加速度性能。

实施例4：

本实施例基于实施例3，所述最大加速度计算模块包括定位差判断模块，用于判断所述定位差是否大于预设阈值，若是，令所述临时加速度减去所述预设阶梯值，输出临时加速度减去预设阶梯值后的数值为参考加速度，否则令所述机器人临时加速度增长所述预设阶梯值，继续判断所述定位差是否大于预设阈值；所述最大加速度计算模块还包括定位阈值设置模块，用于根据所示第一类传感器的精度设置所述定位阈值；还包括数据验证模块，用于使用所述参考加速度进行测试并重复测试预设的次数，若均满足所述坐标定位差小于所述定位阈值，输出所述参考加速度为最大加速度。所述第一类传感器为包括激光雷达、摄像头、IMU中的一种；所述第二类传感器为里程计。

在本实施例中，由于定位阈值的大小与取决于第一类传感器的精度，第一类传感器精度越高，定位阈值的越小，反之，第一类传感器精度越小，定位阈值越大，一般而言，第一类传感器为激光雷达、摄像头、IMU等可以判断和识别机器人的实际位置的传感器，然后再通过里程计对机器人的理论位置进行计算，由于里程计的距离计算依赖于驱动轮的转动，所以实际上当驱动轮打滑时，里程计依旧在转动，所以使用里程计测量的是基于驱动轮转动的理论上的位置，而不是实际上的位置，实际上的位置由激光雷达、摄像头、IMU等进行识别。

同时采用阶梯式的加速度增长方式，一方面易于控制，另一方面也能较好的对速度变化做出判断，直至检测到轮子打滑，比如机器人开始测试最大加速度，先从0.1m/s2，坐标定位差小于定位阈值，则判断未打滑，然后加速度增加到0.2m/s2，若坐标定位差小于定位阈值，继续增加。当加速度到1.0m/s2，若坐标定位差大于定位阈值，则复测0.9m/s2，若复测3次，都是坐标定位差小于定位阈值，则该类机器人在此环境下的最大加速度为0.9m/s2。

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 (8)

1.一种机器人最大加速度测量方法，其特征在于，包括：

初始化机器人的初始加速度；

将所述初始加速度作为所述机器人临时加速度；

通过第一类传感器获取机器人的实际位置坐标；

通过第二类传感器获取机器人的理论位置坐标；

根据所述实际位置坐标和所述理论位置坐标获取坐标定位差；

不断增大所述机器人临时加速度，直至所述坐标定位差大于定位阈值；

当所述坐标定位差大于预设定位阈值时，获取所述坐标定位差大于预设定位阈值前一个所述机器人临时加速度作为参考加速度；

将所述参考加速度作为最大加速度进行输出；

还包括：设置预设阶梯值，所述机器人临时加速度根据所述预设阶梯值进行增长；

所述不断增大所述机器人临时加速度，直至所述坐标定位差大于预设定位阈值包括：

判断所述坐标定位差是否大于预设阈值，若是，令所述临时加速度减去所述预设阶梯值，输出临时加速度减去预设阶梯值后的数值为参考加速度，否则令所述机器人临时加速度增长所述预设阶梯值，继续判断所述坐标定位差是否大于预设阈值。

2.根据权利要求1所述的一种机器人最大加速度测量方法，其特征在于，所述初始化机器人的加速度前还包括：

根据所示第一类传感器的精度设置所述定位阈值。

3.根据权利要求1所述的一种机器人最大加速度测量方法，其特征在于，所述将所述参考加速度作为最大加速度进行输出包括：

使用所述参考加速度进行测试并重复测试预设的次数，若均满足所述坐标定位差小于所述定位阈值，输出所述参考加速度为最大加速度。

4.根据权利要求1所述的一种机器人最大加速度测量方法，其特征在于，所述通过第一类传感器获取机器人的实际位置坐标包括：

根据包括激光雷达、摄像头、IMU中的一种或者多种传感器定位所述机器人的实际位置坐标；

所述通过第二类传感器获取机器人的实际位置坐标包括：

根据里程计定位所述机器人的理论位置坐标。

5.一种机器人最大加速度测量系统，其特征在于，包括：

第一位置获取模块，用于通过第一类传感器获取机器人的实际位置坐标；

第二位置获取模块，用于通过第二类传感器获取机器人的理论位置坐标；

坐标定位差获取模块，用于根据所述实际位置坐标和所述理论位置坐标获取坐标定位差；

最大加速度计算模块，用于初始化机器人的加速度，将初始加速度作为所述机器人临时加速度，不断增大所述机器人临时加速度，直至所述坐标定位差大于定位阈值；当所述坐标定位差大于预设定位阈值时，获取所述坐标定位差大于预设定位阈值前一个所述机器人临时加速度作为参考加速度；

最大加速度输出模块，用于输出所述参考加速度作为最大加速度；

所述最大加速度计算模块包括定位差判断模块，用于判断所述坐标定位差是否大于预设阈值，若是，令所述临时加速度减去预设阶梯值，输出临时加速度减去预设阶梯值后的数值为参考加速度，否则令所述机器人临时加速度增长所述预设阶梯值，继续判断所述坐标定位差是否大于预设阈值。

6.根据权利要求5所述的一种机器人最大加速度测量系统，其特征在于，所述最大加速度计算模块还包括定位阈值设置模块，用于根据所示第一类传感器的精度设置所述定位阈值。

7.根据权利要求5所述的一种机器人最大加速度测量系统，其特征在于，还包括数据验证模块，用于使用所述参考加速度进行测试并重复测试预设的次数，若均满足所述坐标定位差小于所述定位阈值，输出所述参考加速度为最大加速度。

8.根据权利要求5所述的一种机器人最大加速度测量系统，其特征在于，所述第一类传感器为包括激光雷达、摄像头、IMU中的一种或几种；

所述第二类传感器为里程计。

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