CN114711671A - 一种可对动作行为进行判断的机器人防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防护系统，具体地说，涉及一种可对动作行为进行判断的机器人防护系统。其包括采集模块、物体分析模块、优先级清扫模块以及自我保护模块，其中：所述采集模块对该机器人的周围环境进行采集，以确定该机器人周围的活动物体以及该活动物体与该机器人之间的距离信息；所述物体分析模块对活动物体的行为进行分析，该可对动作行为进行判断的机器人防护系统中，通过对宠物与机器人之间距离测量的同时对该宠物的移动轨迹进行记录，在机器人躲避更换路径的同时对宠物的移动轨迹进行处理，以便于减少机器人扫地前期对毛发的清理，解决了由于一些宠物容易出现掉毛的现象，扫地机器人若打扫较多的毛发就会导致滚刷无法正常工作。

Description

一种可对动作行为进行判断的机器人防护系统

技术领域

本发明涉及一种防护系统，具体地说，涉及一种可对动作行为进行判断的机器人防护系统。

背景技术

扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫或者真空清扫的方式将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。

扫地机器人在首次工作时会对屋内的障碍物以及清扫面积进行识别，识别完成后就会开始工作。然而，一些家庭都会养一些宠物，当宠物处于清扫面积内时，扫地机器人靠近宠物越近，宠物的好奇心或者恐惧感就会增加，使宠物容易对扫地机器人进行攻击。同时，由于一些宠物容易出现掉毛的现象，扫地机器人若打扫较多的毛发就会导致滚刷无法正常工作，影响了后续的打扫的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可对动作行为进行判断的机器人防护系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，提供了一种可对动作行为进行判断的机器人防护系统，包括采集模块、物体分析模块、优先级清扫模块以及自我保护模块，其中：

所述采集模块对该机器人的周围环境进行采集，以确定该机器人周围的活动物体以及该活动物体与该机器人之间的距离信息；

所述物体分析模块对活动物体的行为进行分析，以得到活动物体的移动轨迹；同时，所述优先级清扫模块根据移动轨迹中活动物体的停留时间对该移动轨迹内的肮脏程度进行区域划分；

所述自我保护模块对根据所述距离信息对原工作路径进行调节，并在所述原工作路径完成后对所述移动轨迹内所划分的区域进行清理工作。

作为本技术方案的进一步改进，所述采集模块包括影像采集单元、物体捕捉单元以及距离感应单元，其中：

所述影像采集单元对该机器人的周围环境进行采集，得到影像信息；

所述物体捕捉单元对影像信息内的物体进行采集分析，得到活动物体信息；

所述距离感应单元对活动物体信息与该机器人之间的距离进行测量，并生成测量信息。

作为本技术方案的进一步改进，所述物体分析模块包括物体标记单元、移动轨迹记录单元以及动作幅度分析单元，

所述物体标记单元对活动物体信息进行标记，并生成标记信息；

所述移动轨迹记录单元对含有标记信息的活动物体进行监视，并生成移动轨迹；

所述动作幅度分析单元对含有标记信息的活动物体进行动作幅度分析，得到该动作的幅度值。

作为本技术方案的进一步改进，所述优先级清扫模块包括时间统计单元、毛发判定单元以及区域划分单元，

所述时间统计单元对移动轨迹中活动物体的停留时间进行记录，以得到该移动轨迹中活动物体的停留区域；

所述毛发判定单元根据活动物体的停留时间对停留区域内的毛发量进行判断；

所述区域划分单元通过停留区域内的毛发量来对不同区域进行划分，以得到对多个停留区域清理的优先级。

作为本技术方案的进一步改进，所述自我保护模块包括路径规划单元以及路径调节单元，

所述路径规划单元对工作路径进行规划，同时将上述的移动轨迹从该工作路径中提取出；

所述路径调节单元将上述提取出的移动轨迹调取至上述路径规划单元内路径的终点。

作为本技术方案的进一步改进，所述优先级清扫模块还包括动作分析单元，所述动作分析单元对活动物体的动作进行分析，以得到活动物体的行为信息，所述区域划分单元根据行为信息对活动物体所处的位置进行工作划分，所述路径调节单元根据工作划分对所述移动轨迹进行调整。

作为本技术方案的进一步改进，还包括路径备份模块，所述路径备份模块对路径规划单元内的路径进行存储备份，当所述机器人在同一时间段内多次进行工作时，所述路径规划单元读取路径备份模块所存储的路径。

作为本技术方案的进一步改进，所述自我保护模块还包括路径模拟单元，所述路径模拟单元获取路径规划单元内的工作路径，并对工作路径进行模拟，以得到最佳工作路径。

作为本技术方案的进一步改进，所述毛发判定单元采用姿态估计算法，其算法公式如下：

；

；

其中

表示关键点；

表示活动物体尺度的阈值；

表示活动物体；

表示活动物体 中关键点的预测值和的欧式距离；

表示活动物体的尺度因子；

表示阈值

下关键点

的尺度指标；

表示阈值

下的尺度指标。

作为本技术方案的进一步改进，还包括躲避记录单元，当所述机器因活动物体的阻挡被困时，所述躲避记录单元对机器人被困前的移动路径进行记录，以得到躲避轨迹，所述路径调节单元将躲避轨迹从路径规划单元内删除。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该可对动作行为进行判断的机器人防护系统中，通过对宠物与机器人之间距离测量的同时对该宠物的移动轨迹进行记录，在机器人躲避更换路径的同时对宠物的移动轨迹进行处理，以便于减少机器人扫地前期对毛发的清理，解决了由于一些宠物容易出现掉毛的现象，扫地机器人若打扫较多的毛发就会导致滚刷无法正常工作，影响了后续的打扫的质量问题。

2、该可对动作行为进行判断的机器人防护系统中，躲避记录单元对机器人被困前的移动路径进行记录，得到躲避轨迹，然后通过路径调节单元将躲避轨迹从路径规划单元内删除，删除后机器人便不会在通过躲避的轨迹进行移动，以便于避免了机器人因宠物造成的被困现象。

附图说明

图1为本发明的整体模块工作流程框图；

图2为本发明的物体分析模块工作流程框图；

图3为本发明的自我保护模块工作流程框图。

图中各个标号意义为：

100、采集模块；110、影像采集单元；120、距离感应单元；130、物体捕捉单元；

200、物体分析模块；210、物体标记单元；220、移动轨迹记录单元；230、动作幅度分析单元；

300、优先级清扫模块；310、时间统计单元；320、毛发判定单元；330、动作分析单元；340、区域划分单元；

400、自我保护模块；410、路径规划单元；420、路径调节单元；430、路径模拟单元；440、躲避记录单元；

500、路径备份模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例，请参阅图1-图3所示，提供了一种可对动作行为进行判断的机器人防护系统，包括采集模块100、物体分析模块200、优先级清扫模块300以及自我保护模块400，其中：

采集模块100对该机器人的周围环境进行采集，以确定该机器人周围的活动物体以及该活动物体与该机器人之间的距离信息；

物体分析模块200对活动物体的行为进行分析，以得到活动物体的移动轨迹；同时，优先级清扫模块300根据移动轨迹中活动物体的停留时间对该移动轨迹内的肮脏程度进行区域划分；

自我保护模块400对根据距离信息对原工作路径进行调节，并在原工作路径完成后对移动轨迹内所划分的区域进行清理工作，通过对宠物与机器人之间距离测量的同时对该宠物的移动轨迹进行记录，在机器人躲避更换路径的同时对宠物的移动轨迹进行处理，以便于减少机器人扫地前期对毛发的清理。

此外，采集模块100包括影像采集单元110、物体捕捉单元130以及距离感应单元120，其中：

影像采集单元110对该机器人的周围环境进行采集，得到影像信息；

物体捕捉单元130对影像信息内的物体进行采集分析，得到活动物体信息；

距离感应单元120对活动物体信息与该机器人之间的距离进行测量，并生成测量信息，以确定活动物体（以下统称为宠物）与该机器人之间的距离，防止该机器人与宠物的距离较近而造成的损坏。

进一步的，物体分析模块200包括物体标记单元210、移动轨迹记录单元220以及动作幅度分析单元230，

物体标记单元210对活动物体信息进行标记，并生成标记信息，以便于确定宠物的位置，能够减少对影像采集单元110的依赖，降低影像采集单元110的工作负荷；

移动轨迹记录单元220对含有标记信息的活动物体进行监视，并生成移动轨迹，对移动轨迹进行记录，以防止机器人的工作路径经过移动轨迹；

动作幅度分析单元230对含有标记信息的活动物体进行动作幅度分析，得到该动作的幅度值，幅度值越大表示宠物的动作越大，也就代表毛发掉落的几率越大。

再进一步的，优先级清扫模块300包括时间统计单元310、毛发判定单元（320）以及区域划分单元340，

上面说到动作越大也就代表毛发掉落的几率越大，但是仅靠分析活动物体的动作并不能精准的能够判断，于是时间统计单元310对移动轨迹中活动物体的停留时间进行记录，以得到该移动轨迹中活动物体的停留区域；

毛发判定单元320根据活动物体的停留时间对停留区域内的毛发量进行判断，通过将停留区域内活动物体的动作和停留时间进行结合，得到毛发量，停留时间越长，动作幅度越大，也就说明该区域内的毛发量越多；

区域划分单元340通过停留区域内的毛发量来对不同区域进行划分，以得到对多个停留区域清理的优先级，大部分宠物较于顽皮，所以通常都会来回走动，导致了移动轨迹内会存在多个停留区域，因此可根据不同区域内的毛发量来对多个区域进行优先级划分，毛发量最多的区域优先级就排在最后。

具体的，自我保护模块400包括路径规划单元410以及路径调节单元420，

路径规划单元410对工作路径进行规划，同时将上述的移动轨迹从该工作路径中提取出；

路径调节单元420将上述提取出的移动轨迹调取至上述路径规划单元410内路径的终点，也就是说该工作机器人在工作前会先对工作路径进行规划，宠物的移动轨迹内掉落较多的毛发，如果只是对宠物进行躲避，机器人还是会驶入宠物的移动轨迹内，而轨迹内较多的毛发便会影响机器人的后续清扫质量，为此，将移动轨迹从规划的工作路径中提取出来，然后将取出的移动轨迹调节到规划的工作路径终点，此时移动轨迹会在最后面被清理，也就避免了先清理移动轨迹而造成的后续清理质量降低的问题。

第二实施例，考虑到宠物还会造成排泄物的产生（如尿液、粪便等），此时，若还要将移动路轨迹调取到工作路径后面时，最后清扫便会导致排泄物向四周扩散，为此，优先级清扫模块300还包括动作分析单元330，动作分析单元330对活动物体的动作进行分析，以得到活动物体的行为信息，区域划分单元340根据行为信息对活动物体所处的位置进行工作划分，路径调节单元420根据工作划分对移动轨迹进行调整，当动作分析单元330识别到活动物体处于排泄状态时，区域划分单元340将该排泄位置进行工作划分，划分的区域属于不执行区域，然后路径调节单元420便将移动轨迹内所对应的区域进行删除，使机器人不会对该区域进行清扫工作，从而避免了排泄物向四周扩散。

进一步的，考虑到路径规划需要消耗较大的硬件性能，最直观的影响就是机器人在清扫前需要短暂停留几秒，而短时间内家庭内的物体布局通常不会改变，为了减少对性能的消耗，还包括路径备份模块500，路径备份模块500对路径规划单元410内的路径进行存储备份，当机器人在同一时间段内多次进行工作时，路径规划单元410读取路径备份模块500所存储的路径，同一时间段是指一个小时或者几个小时内进行的工作，该时间段可通过人工进行调整，通过在短时间内直接读取备份的路径，从而避免了每次工作都要进行规划的现象。

再进一步的，自我保护模块400还包括路径模拟单元430，路径模拟单元430获取路径规划单元410内的工作路径，并对工作路径进行模拟，以得到最佳工作路径，考虑到路径规划单元410在对路径规划时并不能对路径进行模拟，导致了规划的路径不能达到最快的清扫效率，为此，通过路径模拟单元430对多条路径进行模拟，从而计算出最佳的工作路线。

此外，毛发判定单元320采用姿态估计算法，其算法公式如下：

；

；

其中

表示关键点；

表示活动物体尺度的阈值；

表示活动物体；

表示活动物 体中关键点的预测值和的欧式距离；

表示活动物体的尺度因子；

表示阈值

下关键 点

的尺度指标；

表示阈值

下的尺度指标，具体使用时，机器人通过影像采集单元 110识别到活动物体的关键点，如胳膊、腿部等等，然后识别到活动物体关键点

的尺度因 子，并与阈值

进行对比，得到尺度指标

，然后通过尺度指标

来判断该动作是否存在 掉毛的几率。

第三实施例，考虑到一些宠物的比较爱玩，会经常对工作状态下的机器人进行阻挡，而阻挡后机器人便会改变方向，若机器人朝墙边移动且宠物在机器人旁边时，机器人外周被墙壁和宠物阻挡此时机器人无法在进行工作，为了避免此现象的产生，还包括躲避记录单元440，当机器因活动物体的阻挡被困时，躲避记录单元440对机器人被困前的移动路径进行记录，以得到躲避轨迹，路径调节单元420将躲避轨迹从路径规划单元410内删除，删除后机器人便不会在通过躲避的轨迹进行移动，也就避免了机器人因宠物造成的被困现象。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：包括采集模块（100）、物体分析模块（200）、优先级清扫模块（300）以及自我保护模块（400），其中：

所述采集模块（100）对该机器人的周围环境进行采集，以确定该机器人周围的活动物体以及该活动物体与该机器人之间的距离信息；

所述物体分析模块（200）对活动物体的行为进行分析，以得到活动物体的移动轨迹；同时，所述优先级清扫模块（300）根据移动轨迹中活动物体的停留时间对该移动轨迹内的肮脏程度进行区域划分；

所述自我保护模块（400）对根据所述距离信息对原工作路径进行调节，并在所述原工作路径完成后对所述移动轨迹内所划分的区域进行清理工作。

2.根据权利要求1所述的可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：所述采集模块（100）包括影像采集单元（110）、物体捕捉单元（130）以及距离感应单元（120），其中：

所述影像采集单元（110）对该机器人的周围环境进行采集，得到影像信息；

所述物体捕捉单元（130）对影像信息内的物体进行采集分析，得到活动物体信息；

所述距离感应单元（120）对活动物体信息与该机器人之间的距离进行测量，并生成测量信息。

3.根据权利要求2所述的可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：所述物体分析模块（200）包括物体标记单元（210）、移动轨迹记录单元（220）以及动作幅度分析单元（230），

所述物体标记单元（210）对活动物体信息进行标记，并生成标记信息；

所述移动轨迹记录单元（220）对含有标记信息的活动物体进行监视，并生成移动轨迹；

所述动作幅度分析单元（230）对含有标记信息的活动物体进行动作幅度分析，得到该动作的幅度值。

4.根据权利要求3所述的可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：所述优先级清扫模块（300）包括时间统计单元（310）、毛发判定单元（320）以及区域划分单元（340），

所述时间统计单元（310）对移动轨迹中活动物体的停留时间进行记录，以得到该移动轨迹中活动物体的停留区域；

所述毛发判定单元（320）根据活动物体的停留时间对停留区域内的毛发量进行判断；

所述区域划分单元（340）通过停留区域内的毛发量来对不同区域进行划分，以得到对多个停留区域清理的优先级。

5.根据权利要求4所述的可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：所述自我保护模块（400）包括路径规划单元（410）以及路径调节单元（420），

所述路径规划单元（410）对工作路径进行规划，同时将上述的移动轨迹从该工作路径中提取出；

所述路径调节单元（420）将上述提取出的移动轨迹调取至上述路径规划单元（410）内路径的终点。

6.根据权利要求5所述的可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：所述优先级清扫模块（300）还包括动作分析单元（330），所述动作分析单元（330）对活动物体的动作进行分析，以得到活动物体的行为信息，所述区域划分单元（340）根据行为信息对活动物体所处的位置进行工作划分，所述路径调节单元（420）根据工作划分对所述移动轨迹进行调整。

7.根据权利要求5所述的可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：还包括路径备份模块（500），所述路径备份模块（500）对路径规划单元（410）内的路径进行存储备份，当所述机器人在同一时间段内多次进行工作时，所述路径规划单元（410）读取路径备份模块（500）所存储的路径。

8.根据权利要求5所述的可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：所述自我保护模块（400）还包括路径模拟单元（430），所述路径模拟单元（430）获取路径规划单元（410）内的工作路径，并对工作路径进行模拟，以得到最佳工作路径。

9.根据权利要求5所述的可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：所述毛发判定单元（320）采用姿态估计算法，其算法公式如下：

；

；

其中

表示关键点；

表示活动物体尺度的阈值；

表示活动物体；

表示活动物体中关 键点的预测值和的欧式距离；

表示活动物体的尺度因子；

表示阈值

下关键点

的尺 度指标；

表示阈值

下的尺度指标。

10.根据权利要求5所述的可对动作行为进行判断的机器人防护系统，其特征在于：还包括躲避记录单元（440），当所述机器因活动物体的阻挡被困时，所述躲避记录单元（440）对机器人被困前的移动路径进行记录，以得到躲避轨迹，所述路径调节单元（420）将躲避轨迹从路径规划单元（410）内删除。

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