CN114115444A - 机器人对齐时间轴方法及相关产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机器人对齐时间轴方法及相关产品，所述方法包括以下步骤：获取第一模块的时钟相对于第二模块的时钟的时间偏差T0；第一模块通过自身时钟记录数据的发生时刻T1，并将数据及其发生时刻T1同步发送至第二模块；第二模块接收数据后，并根据自身的时钟记录接收到所述数据的时刻，记为T2；若将第一模块的时钟同步到第二模块的时钟，则T2＝T1+T0；若将第二模块的时钟同步到第一模块的时钟，则T2＝T1‑T0。本发明可以将第一模块和第二模块的时钟对齐在同一个时间轴下，提升了数据计算的准确性与实时性。
Description
【技术领域】
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人对齐时间轴方法及相关产品。
【背景技术】
随着机器人技术的发展，机器人的功能越来越丰富，使用的传感器和计算元件也越来越多。在整个机器人系统中往往需要将多个传感器的信息对齐到同一时间轴下来确保计算的准确性和实时性。目前，市面上的机器人往往采样时将传感器时间对齐到格林威治时间或采用接收到传感数据的当前时间做为时间轴来计算。但这样的方法忽略了数据传输的时间以及接收数据时的响应延时，往往误差较大。
鉴于此，实有必要提供一种机器人对齐时间轴方法及相关产品以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种机器人对齐时间轴方法及相关产品，旨在改善机器人的多个传感数据在计算时存在着时间误差较大的问题，提升计算时的准确性与实时性。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种机器人对齐时间轴方法，包括以下步骤：
获取第一模块的时钟相对于第二模块的时钟的时间偏差T0；
所述第一模块通过自身时钟记录数据的发生时刻T1，并将所述数据及其发生时刻T1同步发送至所述第二模块；
所述第二模块接收所述数据后，并根据自身的时钟记录接收到所述数据的时刻，记为T2；
若将所述第一模块的时钟同步到所述第二模块的时钟，则T2＝T1+T0；
若将所述第二模块的时钟同步到所述第一模块的时钟，则T2＝T1-T0。
在一个优选实施方式中，所述获取每个第一模块的时钟相对于第二模块的时钟的时间偏差T0步骤中包括以下步骤：
所述第一模块向所述第二模块发送第一测时数据，并将所述第一测时数据在自身时钟的发生时刻T3同步发送至所述第二模块；
所述第二模块接收所述第一测时数据，并根据自身时钟记录所述第一测时数据的接收时刻T4；
所述第二模块向所述第一模块发送第二测时数据，并将所述第二测时数据在自身时钟的发送时刻T5同步发送至所述第一模块；同时所述第二模块将T3、T4打包发送至所述第一模块；
所述第一模块接收所述第二测时数据，并根据自身时钟记录所述第二测时数据的接收时刻T6，然后计算所述第一模块与所述第二模块的时间偏差T0；其中，T0＝[(T6-T5)+(T4-T3)]/2，所述T0的值为正值。
在一个优选实施方式中，机器人对齐时间轴方法还包括步骤：
所述第二模块根据每个所述第一模块的时间偏差T0将所有第一模块的事件同步至自身的时钟上。
本发明第二方面提供一种机器人对齐时间轴装置，包括用于接收信息的多个第一模块、用于同步多个所述第一模块的时间偏差的第二模块以及用于负责各个模块之间数据通信的通信模块，
所述第一模块，还用于通过自身时钟记录数据的发生时刻T1，并将所述数据及其发生时刻T1同步发送至所述第二模块；
所述第二模块，还用于预先获取每个第一模块的时钟相对于第二模块的时钟的时间偏差T0，以及还用于接收所述数据后，并根据自身的时钟记录接收到所述数据的时刻，记为T2；
若将所述第一模块的时钟同步到所述第二模块的时钟，则T2＝T1+T0；
若将所述第二模块的时钟同步到所述第一模块的时钟，则T2＝T1-T0。
在一个优选实施方式中，所述第二模块，还用于向所述第一模块发送第一测时数据，并将所述第一测时数据在自身时钟的发生时刻T3同步发送至所述第一模块；
所述第一模块，还用于接收所述第一测时数据，并根据自身时钟记录所述第一测时数据的接收时刻T4；
所述第一模块，还用于向所述第二模块发送第二测时数据，并将所述第二测时数据在自身时钟的发送时刻T5同步发送至所述第二模块；同时所述第一模块将T3、T4、T5打包发送至所述第二模块；
所述第二模块，还用于接收所述第二测时数据，并根据自身时钟记录所述第二测时数据的接收时刻T6，然后计算所述第二模块与所述第一模块的时间偏差T0；其中，T0＝[(T6-T5)+(T4-T3)]/2，所述T0的值为正值。
在一个优选实施方式中，所述第二模块，还用于根据每个所述第一模块的时间偏差T0将所有第一模块的事件同步至自身的时钟上。
本发明第三方面提供了一种机器人，所述机器人包括存储器、处理器以及存储在所述存储器并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述实施方式中任一项所述的机器人对齐时间轴方法的各个步骤。
本发明第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的机器人对齐时间轴方法的各个步骤。
本发明第五方面提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序或者指令，所述计算机程序或者指令在被处理器执行时实现本发明第一方面提供的机器人对齐时间轴方法的各个步骤。
本发明提供的机器人对齐时间轴方法，通过预先获取第一模块相对于第二模块的时间偏差，从而当第一模块向第二模块发送数据时，第二模块会根据对应的时间偏差调整该数据在第二模块的时钟的发生时刻，进而第二模块可将所有第一模块的所述数据在自身时钟进行时间轴对齐，降低了该数据的误差，提升了数据计算的准确性与实时性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明提供的机器人对齐时间轴方法的流程图；
图2为本发明提供的机器人对齐时间轴方法一实施例流程图；
图3为图2所示机器人对齐时间轴方法中步骤S11的子步骤流程图；
图4为本发明提供的机器人对齐时间轴装置的框架图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明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。
在本发明的实施例中，第一方面提供一种机器人对齐时间轴方法，用于在处理机器人的多个传感模块(例如红外传感器、超声传感器、激光传感器等)接收到的传感数据时，对不同的传感模块的传感数据同步到同一个时间轴上，减小各传感模块发送传感数据时因数据传输与响应延时等原因导致的时间误差，从而提升传感数据计算时的准确性与实时性。
需要说明的是，机器人对齐时间轴方法的实现通过第二方面提供的一种机器人对齐时间轴装置100来进行。如图4所示，机器人对齐时间轴装置100包括用于接收信息的多个传感模块10、用于同步多个传感模块10的时间偏差的计算模块20以及用于负责各个模块之间数据通信的通信模块30。其中，每个传感模块10与计算模块20可以各自单独设有一个计时模块40(即时钟)，也可以多个传感模块10与计算模块20共用一个计时模块40。计时模块40负责每个模块的时钟产生，同时记录事件产生的时刻。
实施例一
如图1所示，一种机器人对齐时间轴方法，包括以下步骤：
获取第一模块的时钟相对于第二模块的时钟的时间偏差T0；
所述第一模块通过自身时钟记录数据的发生时刻T1，并将所述数据及其发生时刻T1同步发送至所述第二模块；
所述第二模块接收所述数据后，并根据自身的时钟记录接收到所述数据的时刻，记为T2；
若将所述第一模块的时钟同步到所述第二模块的时钟，则T2＝T1+T0；
若将所述第二模块的时钟同步到所述第一模块的时钟，则T2＝T1-T0。
实施例二
下面通过具体实施例二来继续说明本发明的技术方案，下述实施例中第一模块采用计算模块，第二模块采用传感模块。
如图2所示，一种机器人对齐时间轴方法，包括以下步骤S11-S13。
步骤S11，预先获取每个传感模块的时钟相对于计算模块的时钟的时间偏差T0。
在本步骤中，可通过历史偏差值、预先的测试或者直接接受传感模块与计算模块之间的时间偏差数据，来获得计算模块在计算传感数据时需要调整的时间幅度。其中，时间偏差指的是传感模块与计算模块在一次数据发送与接收过程中相对于二者各自时钟的时间差。具体的，如图3所示，步骤S11包括以下步骤S111-S114。
步骤S111，计算模块向传感模块发送第一测时数据，并将第一测时数据在自身时钟的发生时刻T3同步发送至传感模块。
步骤S112，传感模块接收第一测时数据，并根据自身时钟记录第一测时数据的接收时刻T4。
需要说明的是，步骤S111与步骤S112测试的是第一测时数据自计算模块发生时的时刻至传感模块接收到该数据时的时刻之间的时间差，该时间差为T4-T3。
步骤S113，传感模块向计算模块发送第二测时数据，并将第二测时数据在自身时钟的发送时刻T5同步发送至计算模块；同时传感模块将T3、T4、T5打包发送至计算模块。
步骤S114，计算模块接收第二测时数据，并根据自身时钟记录第二测时数据的接收时刻T6，然后计算计算模块与传感模块的时间偏差T0；其中，T0＝[(T6-T5)+(T4-T3)]/2，其中T0为正值。
需要说明的是，步骤S113与步骤S114首先测试的是第二测时数据自传感模块发生时的时刻至计算模块接收到该数据时的时刻之间的时间差，该时间差为T6-T5。
因此，一个传感数据从计算模块与传感模块往来一次的总时间差为(T6-T5)+(T4-T3)，由于传感数据从传感模块到计算模块只需要经过一半的时间，因此，传感数据从传感模块到计算模块的时间偏差T0即为总时间差的1/2。能够理解的是，通过对测时数据采用双向传输测试，从而能够同时考虑到传感模块与计算模块在数据接收与发送时的数据传输时间及响应延时，提升时间偏差测量的准确性。
步骤S12，传感模块通过自身时钟记录传感数据的发生时刻T1，并将传感数据及其发生时刻T1同步发送至计算模块。
步骤S13，计算模块接收传感数据后，并根据自身的时钟记录接收到传感数据的时刻，记为T2；若将计算模块的时钟同步到传感模块，则T2＝T1+T0。
因此，当一个传感模块将附带有通过自身时钟记录发生时刻的传感数据发送到计算模块时，计算模块会根据该传感器的时间偏差进行相应的时刻调整，从而保证各个传感模块在计算模块的时间轴(由时钟记录)的同步性。
进一步的，本方法还包括步骤：计算模块根据每个传感模块的时间偏差T0将所有传感模块的事件同步至自身的时钟上。即，将各个传感模块的事件同步到计算模块的时钟上，保证各传感模块的传感数据在交互计算时保证同一时间轴的同步性，降低数据计算的误差。
作为实施例，当计算模块向传感模块发送数据时将发送数据的发生时刻T1也发送至传感模块；传感模块在接收到计算模块的数据时，根据自身的时钟记录接收到所述数据的时刻，记为T2；若将传感模块的时钟同步到计算模块，则T2＝T1-T0。
作为实施例，所述传感模块可以有若干个，所述计算模块也可以有若干个，在发送数据包时，可以将每一个传感模块的数据包发送至若干计算模块，完成每一个传感模块与每一个计算模块的时钟同步。
作为实施例，当有多个传感模块和计算模块时，可以将多个传感模块和计算模块的时钟统一到某一模块的时钟，例如可以将每个传感模块的时钟与每个计算模块的时钟同步，也可以将每个计算模块的时钟与每个传感模块的时钟同步。
综上所述，本发明提供的机器人对齐时间轴方法，通过预先获取每个传感模块相对于计算模块的时间偏差，从而当传感模块向计算模块发送传感数据时，计算模块会根据对应的时间偏差调整传感数据在计算模块的时钟的发生时刻，进而计算模块可将所有传感模块的传感数据在自身时钟进行时间轴对齐，降低了传感数据的误差，提升了数据计算的准确性与实时性。
需要说明的是，所述计算模块是具有计算能力的模块，例如也可以是传感模块，因此，基于以上实施例的描述，也可以进行多个传感模块之间的时钟对齐，具体对齐时间轴的方法，可以参照上述实施例，在此不再展开说明。
能够理解的是，本发明还适用于各种需要时钟同步的多模块场景，并不仅仅局限于本实施例中介绍的适用场景。
实施例三
需要说明的是，在本发明提供的一种机器人对齐时间轴装置100中，各个模块还包括以下作用(其实现原理及实施步骤可参考上述的机器人对齐时间轴方法，故不再赘述)：
传感模块10，还用于通过自身时钟记录传感数据的发生时刻T1，并将传感数据及其发生时刻T1同步发送至计算模块20；
计算模块20，还用于预先获取每个传感模块10的时钟相对于计算模块20的时钟的时间偏差T0，以及还用于接收传感数据后，并根据自身的时钟记录接收到传感数据的时刻，记为T2；若将计算模块的时钟同步到传感模块，则T2＝T1+T0。
作为实施例，当有多个传感模块和计算模块时，可以将多个传感模块和计算模块的时钟统一到某一模块的时钟，例如可以将每个传感模块的时钟与每个计算模块的时钟同步，也可以将每个计算模块的时钟与每个传感模块的时钟同步。
作为实施例，当计算模块20向传感模块10发送数据时将发送数据的发生时刻T1也发送至传感模块10；传感模块10在接收到计算模块20的数据时，根据自身的时钟记录接收到数据的发生时刻，记为T2；若将传感模块10的时钟同步到计算模块20，则T2＝T1-T0。
进一步的，计算模块20还用于向传感模块10发送第一测时数据，并将第一测时数据在自身时钟的发生时刻T3同步发送至传感模块10；
传感模块10，还用于接收第一测时数据，并根据自身时钟记录第一测时数据的接收时刻T4；
传感模块10，还用于向计算模块20发送第二测时数据，并将第二测时数据在自身时钟的发送时刻T5同步发送至计算模块20；同时传感模块10将T3、T4、T5打包发送至计算模块20；
计算模块20，还用于接收第二测时数据，并根据自身时钟记录第二测时数据的接收时刻T6，然后计算计算模块20与传感模块10的时间偏差T0；其中，T0＝[(T6-T5)+(T4-T3)]/2。
进一步的，计算模块20还用于根据每个传感模块的时间偏差T0将所有传感模块10的事件同步至自身的时钟上。
需要说明的是，所述计算模块是具有计算能力的模块，例如也可以是另一个传感模块，因此，基于以上实施例的描述，也可以进行多个传感模块之间的时钟对齐，具体实施方式可以参照上述实施例，在此不再展开说明。
实施例四
一种机器人(图中未示出)，机器人包括存储器、处理器以及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施方式中任一项所述的机器人对齐时间轴方法的各个步骤。
实施例五
一种计算机可读存储介质(图中未示出)，计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的机器人对齐时间轴方法的各个步骤。
实施例六
一种计算机程序产品，包括计算机程序或者指令，所述计算机程序或者指令在被处理器执行时实现上述任一项所述的机器人对齐时间轴方法的各个步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统或装置/机器人设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统或装置/机器人设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
Claims (10)
1.一种机器人对齐时间轴方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取第一模块的时钟相对于第二模块的时钟的时间偏差T0；
所述第一模块通过自身时钟记录数据的发生时刻T1，并将所述数据及其发生时刻T1同步发送至所述第二模块；
所述第二模块接收所述数据后，并根据自身的时钟记录接收到所述数据的时刻，记为T2；
若将所述第一模块的时钟同步到所述第二模块的时钟，则T2＝T1+T0；
若将所述第二模块的时钟同步到所述第一模块的时钟，则T2＝T1-T0。
2.如权利要求1所述的机器人对齐时间轴方法，其特征在于，所述获取第一模块的时钟相对于第二模块的时钟的时间偏差T0步骤中包括以下步骤：
所述第一模块向所述第二模块发送第一测时数据，并将所述第一测时数据在自身时钟的发生时刻T3同步发送至所述第二模块；
所述第二模块接收所述第一测时数据，并根据自身时钟记录所述第一测时数据的接收时刻T4；
所述第二模块向所述第一模块发送第二测时数据，并将所述第二测时数据在自身时钟的发送时刻T5同步发送至所述第一模块；同时所述第二模块将T3、T4打包发送至所述第一模块；
所述第一模块接收所述第二测时数据，并根据自身时钟记录所述第二测时数据的接收时刻T6，然后计算所述第一模块与所述第二模块的时间偏差T0；其中，T0＝[(T6-T5)+(T4-T3)]/2，所述T0的值为正值。
3.如权利要求1所述的机器人对齐时间轴方法，其特征在于，还包括步骤：
所述第二模块根据每个所述第一模块的时间偏差T0将所有第一模块的事件同步至自身的时钟上。
4.如权利要求1-3任一项所述的机器人对齐时间轴方法，其特征在于，若干所述第一模块共用一个时钟；以及若干所述第二模块共用一个时钟。
5.一种机器人对齐时间轴装置，包括用于接收信息的多个第一模块、用于同步多个所述第一模块的时间偏差的第二模块以及用于负责各个模块之间数据通信的通信模块，其特征在于：
所述第一模块，还用于通过自身时钟记录数据的发生时刻T1，并将所述数据及其发生时刻T1同步发送至所述第二模块；
所述第二模块，还用于预先获取每个第一模块的时钟相对于第二模块的时钟的时间偏差T0，以及还用于接收所述数据后，并根据自身的时钟记录接收到所述数据的时刻，记为T2；
若将所述第一模块的时钟同步到所述第二模块的时钟，则T2＝T1+T0；
若将所述第二模块的时钟同步到所述第一模块的时钟，则T2＝T1-T0。
6.如权利要求5所述的机器人对齐时间轴装置，其特征在于：
所述第一模块，还用于向所述第二模块发送第一测时数据，并将所述第一测时数据在自身时钟的发生时刻T3同步发送至所述第二模块；
所述第二模块，还用于接收所述第一测时数据，并根据自身时钟记录所述第一测时数据的接收时刻T4；
所述第二模块，还用于向所述第一模块发送第二测时数据，并将所述第二测时数据在自身时钟的发送时刻T5同步发送至所述第一模块；所述第二模块将T3、T4打包发送至所述第一模块；
所述第一模块，还用于接收所述第二测时数据，并根据自身时钟记录所述第二测时数据的接收时刻T6，然后计算所述第一模块与所述第二模块的时间偏差T0；其中，T0＝[(T6-T5)+(T4-T3)]/2，所述T0的值为正值。
7.如权利要求5所述的机器人对齐时间轴装置，其特征在于：
所述第二模块，还用于根据每个所述第一模块的时间偏差T0将所有第一模块的事件同步至自身的时钟上。
8.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括存储器、处理器以及存储在所述存储器并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的机器人对齐时间轴方法的各个步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的机器人对齐时间轴方法的各个步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序或者指令，其特征在于，所述计算机程序或者指令在被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的机器人对齐时间轴方法的各个步骤。
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2021
- 2021-11-30 CN CN202111440071.XA patent/CN114115444A/zh active Pending
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