CN114211487A - 机器人禁区的设置方法、机器人控制方法、芯片及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人禁区的设置方法、机器人控制方法、芯片及机器人，所述方法通过设置所述缓冲区来确定机器人禁区的位置，当机器人进入所述缓冲区后，改变行走方向即可远离禁区。其中，机器人通过与所述第一定位装置和第二定位装置的距离来确定自身是否进入所述缓冲区，而非通过全局定位的方式，避免了因定位出现偏差而导致机器人闯入禁区中，提高了机器人的智能化以及用户的使用体验。同时，通过控制临界值的大小，还可以调整缓冲区的大小，甚至取消禁区的设置，方法较为灵活，可以满足用户的不同需求。

Description

机器人禁区的设置方法、机器人控制方法、芯片及机器人

技术领域

本发明涉及智能移动机器人领域，具体涉及一种机器人禁区的设置方法、机器人控制方法、芯片及机器人。

背景技术

清洁机器人可以将人们从繁重的家务活中解放出来，随着技术的成熟，清洁机器人进入越来越多的家庭，深受人们的喜爱。然而，家里有些房间或区域，人们并不希望机器人进去。比如厨房、厕所或楼梯等。目前，现有技术提供的解决方法是通过在地面贴磁条或者设置虚拟禁区的方式使得机器人主动避开所述区域。上述方法存在明显的弊端：假如磁条因损坏或老化失去磁性，那么需要更换新磁条，费时费力，既不灵活也不美观；假如机器人定位出现误差，那么虚拟禁区就不再可靠，机器人仍有可能进入上述区域中。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种机器人禁区的设置方法、机器人控制方法、芯片及机器人，使得机器人禁区可以更为有效地发挥作用，避免因不可靠的禁区设置导致机器人闯入不该进入的区域。本发明的具体技术方案如下：

一种机器人禁区的设置方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1，根据临界值，在第一定位装置和第二定位装置连接形成的分界线的一侧，分别以所述第一定位装置和所述第二定位装置为圆心、以所述临界值为半径作半圆，获得第一临界区域和第二临界区域；步骤S2，分别以所述第一定位装置和所述第二定位装置为圆心、以所述分界线的长度为半径作半圆，相交于所述第一临界区域和所述第二临界区域的边界，获得第一交点和第二交点；将所述第一定位装置、所述第二定位装置、所述第一交点和所述第二交点形成的区域设置为缓冲区；其中，所述缓冲区的另一侧视为禁区。

进一步地，所述临界值由智能终端发送给机器人，所述临界值的大小为机器人的半个机身长度。

进一步地，所述临界值为0时，不设置所述缓冲区，以达到取消禁区的目的。

进一步地，所述第一定位装置包括第一UWB标签，所述第二定位装置包括第二UWB标签，所述机器人上安装有可与所述第一UWB标签和所述第二UWB标签通信的UWB基站。

进一步地，所述缓冲区可以设置为：所述第一定位装置、所述第二定位装置、所述第一交点和所述第二交点形成的区域与所述第一临界区域、所述第二临界区域三个区域的并集。

一种机器人控制方法，该方法包括所述的机器人禁区的设置方法，该方法还包括：机器人接收智能终端传输的临界值并进行判断，若所述临界值不为0，则在第一定位装置和第二定位装置连接形成的分界线处设置缓冲区，当机器人检测到自身进入所述缓冲区后，改变行走方向以远离禁区；其中，所述缓冲区的另一侧视为禁区；若所述临界值为0，则不设置所述缓冲区，以达到取消禁区的目的。

进一步地，机器人检测自身进入所述缓冲区的方法包括：步骤S3，对所述缓冲区的边界进行采样，得到若干采样点，所述采样点包括机器人与所述第一定位装置的距离以及与所述第二定位装置的距离；步骤S4，将机器人与所述第一定位装置的实时距离以及与所述第二定位装置的实时距离比对所述采样点，若一致或者数值在预设范围内浮动，则表明机器人进入所述缓冲区。

进一步地，根据所述智能终端的指令，机器人选择所述分界线的两侧或其中一侧设置所述缓冲区，当机器人在设置有所述缓冲区的一侧活动时，将所述分界线的另一侧视为禁区，当机器人在没有设置缓冲区的一侧活动时，将所述分界线的另一侧视为可活动区域。

一种芯片，该芯片存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述机器人禁区的设置方法或者所述机器人控制方法。

一种机器人，所述机器人装配有所述的芯片。

本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明所述的方法通过设置所述缓冲区来确定机器人禁区的位置，当机器人进入所述缓冲区后，改变行走方向即可远离禁区。其中，机器人通过与所述第一定位装置和第二定位装置的距离来确定自身是否进入所述缓冲区，而非通过全局定位的方式，避免了因定位出现偏差而导致机器人闯入禁区中，提高了机器人的智能化以及用户的使用体验。同时，通过控制临界值的大小，还可以调整缓冲区的大小，甚至取消禁区的设置，方法较为灵活，可以满足用户的不同需求。

附图说明

图1为本发明一种实施例所述机器人控制方法的流程图。

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它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，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，当在本申请中使用时，术语“包括”指示所描述特征、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它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。 还应当理解，在本申请中使用的术语“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。

如在本申请中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

清洁机器人可以将人们从繁重的家务活中解放出来，随着技术的成熟，清洁机器人进入越来越多的家庭，深受人们的喜爱。然而，家里有些房间或区域，人们并不希望机器人进去。比如厨房、厕所或楼梯等。目前，现有技术提供的解决方法是通过在地面贴磁条或者设置虚拟禁区的方式使得机器人主动避开所述区域。上述方法存在明显的弊端：假如磁条因损坏或老化失去磁性，那么需要更换新磁条，费时费力，既不灵活也不美观；假如机器人定位出现误差，那么虚拟禁区就不再可靠，机器人仍有可能进入上述区域中。

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种机器人禁区的设置方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1，根据临界值，在第一定位装置和第二定位装置连接形成的分界线的一侧，分别以所述第一定位装置和所述第二定位装置为圆心、以所述临界值为半径作半圆，获得第一临界区域和第二临界区域；步骤S2，分别以所述第一定位装置和所述第二定位装置为圆心、以所述分界线的长度为半径作半圆，相交于所述第一临界区域和所述第二临界区域的边界，获得第一交点和第二交点；将所述第一定位装置、所述第二定位装置、所述第一交点和所述第二交点形成的区域设置为缓冲区；其中，所述缓冲区的另一侧视为禁区。

在执行步骤S1的过程中，机器人接收由智能终端发送的临界值，然后执行相关操作。所述临界值代表的是机器人与第一定位装置或第二定位装置的距离，由于第一交点和第二交点落于第一临界区域和第二临界区域的边界上，因此临界值间接决定了机器人与所述分界线的距离。较优地，所述临界值设置为机器人的半个机身长度。在所述智能终端上，用户可以设置不同的临界值，以此决定机器人离所述分界线的距离。其中，所述第一定位装置和所述第二定位装置预先设置在禁区入口处的两侧，比如房门的两侧。优选地，所述第一定位装置包括第一UWB标签，所述第二定位装置包括第二UWB标签，所述机器人上安装有可与所述第一UWB标签和所述第二UWB标签通信的UWB基站。所述UWB是超宽频测距传感器，所述UWB标签和UWB基站之间通过飞行时间进行通信测距，其拥有厘米级的定位精度。相较于GPS、Zigbee等无线定位方式，精度更高，成本更低；相对于超声波传感器，信号探测角度更大。在一些实施场景中，T1时刻从预先设置在机器人的UWB基站向设置在禁区入口的UWB标签发起测距请求脉冲，T2时刻测距请求脉冲到达UWB标签完成一次测距，脉冲在UWB基站与UWB标签之间的飞行时间就是T2减去T1的所得的结果，已知脉冲运动速度近似为光速C，从而得到机器人当前位置与UWB标签的位置之间的距离D=C*(T2-T1)。

在所述步骤S2中，所述分界线的长度可以事先测量并做为固定值输入机器人中，也可以通过三角测量的方法计算得到。所述第一定位装置、所述第二定位装置、所述第一交点和所述第二交点形成的区域是以所述分界线为底、以所述临界值为高的梯形形状的区域，将该区域作为缓冲区可使得机器人有充分的时间和空间做出反应，及时调整自身的位置朝其他方向行走，可保证机器人不会误入禁区。需要说明的是，所述区域的另一侧（即分界线的另一侧）对于机器人来说即是不应进入的禁区。在另一实施例中，所述缓冲区可以设置为：所述第一定位装置、所述第二定位装置、所述第一交点和所述第二交点形成的区域与所述第一临界区域、所述第二临界区域三个区域的并集。这样可以扩大所述缓冲区的范围，确保机器人不会越过所述分界线。

如图1所示，本发明还提供一种机器人控制方法，该方法包括所述的机器人禁区的设置方法，该方法还包括：机器人接收智能终端传输的临界值并进行判断，若所述临界值不为0，则在第一定位装置和第二定位装置连接形成的分界线处设置缓冲区，当机器人检测到自身进入所述缓冲区后，改变行走方向以远离禁区；其中，所述缓冲区的另一侧视为禁区；若所述临界值为0，则不设置所述缓冲区，以达到取消禁区的目的。

作为其中一种实施方式，机器人检测自身进入所述缓冲区的方法包括：步骤S3，对所述缓冲区的边界进行采样，得到若干采样点，所述采样点包括机器人与所述第一定位装置的距离以及与所述第二定位装置的距离；步骤S4，将机器人与所述第一定位装置的实时距离以及与所述第二定位装置的实时距离比对所述采样点，若一致或者数值在预设范围内浮动，则表明机器人进入所述缓冲区。其中，所述步骤S3中，当机器人设置好所述缓冲区后，沿着所述缓冲区的边沿行走一遍，然后在行走过程中按照预设采样频率记录机器人与所述第一定位装置的距离以及与所述第二定位装置的距离并保存为若干所述采样点。

在所述步骤S4中，机器人将与所述第一定位装置和所述第二定位装置的实时距离与预先保存的采样点进行比较，即可得知自身是否进入所述缓冲区。可选地，机器人可以对所述缓冲区的边界和内部区域进行采样并保存采样点，以增大检测面积。需要说明的是，机器人通过与所述第一定位装置和第二定位装置的距离来确定自身是否进入所述缓冲区，而非通过全局定位的方式，避免了因定位出现偏差而导致机器人闯入禁区中，提高了机器人的智能化以及用户的使用体验。可选地，当机器人判定自身进入所述缓冲区后，可朝相反方向移动以远离禁区。优选地，在机器人不越过所述边界线的前提下，允许机器人在所述缓冲区中移动。因此，以当前机器人的位置作为原本规划的路径的终点，重新规划机器人的移动路径。一般机器人以弓字形路径一来一回地移动，那么重新规划路径后，机器人不再继续前进，而是在当前位置拐弯，以进入下一条路径。如果此时机器人正沿边行走，则沿着所述缓冲区的边界找回原本的边。

作为其中一种实施方式，根据所述智能终端的指令，机器人选择所述分界线的两侧或其中一侧设置所述缓冲区，当机器人在设置有所述缓冲区的一侧活动时，将所述分界线的另一侧视为禁区，当机器人在没有设置缓冲区的一侧活动时，将所述分界线的另一侧视为可活动区域。其中，当所述分界线的两侧设置所述缓冲区时，表示所述分界线相当于墙壁，机器人不能通行，可用于区域划分；当所述分界线的一侧设置所述缓冲区时，表示所述分界线单侧限行，可以使得机器人在没有设置所述缓冲区的区域中执行完任务后不再返回，提高用户使用体验。在另一实施例中，如果所述临界值设置为0，则不设置所述缓冲区，表明无需存在禁区，机器人可以自由通行，满足用户在不同情况下的使用需求。

与现有技术相比，本发明所述的方法通过设置所述缓冲区来确定机器人禁区的位置，当机器人进入所述缓冲区后，改变行走方向即可远离禁区。其中，机器人通过与所述第一定位装置和第二定位装置的距离来确定自身是否进入所述缓冲区，而非通过全局定位的方式，避免了因定位出现偏差而导致机器人闯入禁区中，提高了机器人的智能化以及用户的使用体验。同时，通过控制临界值的大小，还可以调整缓冲区的大小，甚至取消禁区的设置，方法较为灵活，可以满足用户的不同需求。

本发明还提供一种芯片，该芯片存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述机器人禁区的设置方法或者所述机器人控制方法。所述芯片可以设置在所述机器人上，使得所述机器人可以通过与所述第一定位装置和第二定位装置的距离来确定自身是否进入所述缓冲区，当机器人进入所述缓冲区后，改变行走方向即可远离禁区。不采用全局定位的方式，可以避免因定位出现偏差而导致机器人闯入禁区中，提高了机器人的智能化以及用户的使用体验。

本领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述个方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其他介质的引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器ROM、可编程存储器PROM、电可编程存储器DPROM、电可擦除可编程存储器DDPROM或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器RAM或者外部高速缓冲存储器。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上各实施例仅表达了本发明的几种实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种机器人禁区的设置方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，根据临界值，在第一定位装置和第二定位装置连接形成的分界线的一侧，分别以所述第一定位装置和所述第二定位装置为圆心、以所述临界值为半径作半圆，获得第一临界区域和第二临界区域；

步骤S2，分别以所述第一定位装置和所述第二定位装置为圆心、以所述分界线的长度为半径作半圆，相交于所述第一临界区域和所述第二临界区域的边界，获得第一交点和第二交点；将所述第一定位装置、所述第二定位装置、所述第一交点和所述第二交点形成的区域设置为缓冲区；其中，所述缓冲区的另一侧视为禁区。

2.根据权利要求1所述的一种机器人禁区的设置方法，其特征在于，所述临界值由智能终端发送给机器人，所述临界值的大小为机器人的半个机身长度。

3.根据权利要求2所述的一种机器人禁区的设置方法，其特征在于，所述临界值为0时，不设置所述缓冲区，以达到取消禁区的目的。

4.根据权利要求1所述的一种机器人禁区的设置方法，其特征在于，所述第一定位装置包括第一UWB标签，所述第二定位装置包括第二UWB标签，所述机器人上安装有可与所述第一UWB标签和所述第二UWB标签通信的UWB基站。

5.根据权利要求1所述的一种机器人禁区的设置方法，其特征在于，所述缓冲区可以设置为：所述第一定位装置、所述第二定位装置、所述第一交点和所述第二交点形成的区域与所述第一临界区域、所述第二临界区域三个区域的并集。

6.一种机器人控制方法，其特征在于，该方法包括权利要求1至5任一项所述的机器人禁区的设置方法，该方法还包括：

机器人接收智能终端传输的临界值并进行判断，

若所述临界值不为0，则在第一定位装置和第二定位装置连接形成的分界线处设置缓冲区，当机器人检测到自身进入所述缓冲区后，改变行走方向以远离禁区；其中，所述缓冲区的另一侧视为禁区；

若所述临界值为0，则不设置所述缓冲区，以达到取消禁区的目的。

7.根据权利要求6所述的一种机器人控制方法，其特征在于，机器人检测自身进入所述缓冲区的方法包括：

步骤S3，对所述缓冲区的边界进行采样，得到若干采样点，所述采样点包括机器人与所述第一定位装置的距离以及与所述第二定位装置的距离；

步骤S4，将机器人与所述第一定位装置的实时距离以及与所述第二定位装置的实时距离比对所述采样点，若一致或者数值在预设范围内浮动，则表明机器人进入所述缓冲区。

8.根据权利要求6所述的一种机器人控制方法，其特征在于，根据所述智能终端的指令，机器人选择所述分界线的两侧或其中一侧设置所述缓冲区，当机器人在设置有所述缓冲区的一侧活动时，将所述分界线的另一侧视为禁区，当机器人在没有设置缓冲区的一侧活动时，将所述分界线的另一侧视为可活动区域。

9.一种芯片，该芯片存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现权利要求1至5任一项所述的机器人禁区的设置方法或者权利要求6至8任一项所述的机器人控制方法。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人装配有权利要求9所述的芯片。

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