CN115043277A

CN115043277A - 一种机器人乘梯的控制方法、系统及存储介质

Info

Publication number: CN115043277A
Application number: CN202210550357.1A
Authority: CN
Inventors: 王成; 张良友; 贾国强
Original assignee: Zhejiang Fubao Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Fubao Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2022-05-20
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2022-09-13

Abstract

本发明公开了一种一种机器人乘梯的控制方法、系统及存储介质，涉及机器人技术领域，包括以下步骤：接收进梯就绪信号并根据进梯就绪信号进入进梯模式；进梯模式下：获取前端信息，并根据前端信息判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则连续获取图像信息，通过识别并比对相邻图像信息所对应的图像以判断障碍物是否移动；若障碍物不移动，则控制机器人绕过障碍物；若障碍物移动，则经过预定时间后再获取前端感应信号，并重新根据前端感应信号判断到电梯的路段上是否存在障碍物。通过增强机器人对于各类障碍物进行灵活处理，降低机器人和人员发生碰撞的可能性，实现人员和机器人共同乘坐电梯。

Description

一种机器人乘梯的控制方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是涉及一种机器人乘梯的控制方法、系统及存储介质。

背景技术

随着科技的发展，机器人开始应用到楼宇货物运输中。

为了实现机器人自动在不同楼层中的移动，目前有一种机器人与电梯交互的自动控制系统，该控制自动控制系统包括：安装在电梯轿厢上的轿厢信号发射接收器、轿厢楼层控制板、楼层信号采集器，轿厢信号发射接收器与机器人信号发射接收器通讯连接，所述轿厢楼层控制板具有与楼层数量相对应的多个楼层接口，多个楼层接口通过楼层控制排线分别与楼层按键板上相对应的多个楼层按钮连接；感应单元，其用以获取电梯轿厢所在楼层信息。这样机器人能自主的乘梯，去服务目标楼层用户。

然而上述机器人所搭乘的电梯需要设置成机器人专用的电梯，即不能允许人员搭乘，否则，机器人按照预设程序运行时容易与人员发生碰撞，从而导致人员受伤，但设置机器人专用的电梯，就会导致公共资源的浪费。

发明内容

为了有助于机器人和人员能够混用电梯，本申请提供一种机器人乘梯的控制方法、系统及存储介质。

第一方面，本申请提供一种机器人乘梯的控制方法，采用如下的技术方案：

一种机器人乘梯的控制方法，包括以下步骤：

接收进梯就绪信号并根据进梯就绪信号进入进梯模式；

进梯模式下：

获取前端信息，并根据前端信息判断前方是否存在障碍物；

若前方存在障碍物，则连续获取图像信息，通过识别并比对相邻图像信息所对应的图像以判断障碍物是否移动；

若障碍物不移动，则控制机器人绕过障碍物，并在进入电梯后发出完成进梯就绪信号；

若障碍物移动，则经过预定时间后再获取前端感应信号，并重新根据前端感应信号判断到电梯的路段上是否存在障碍物；

若到电梯的路段上不存在障碍物，则发送前进指令，并在进入电梯后发出完成进梯就绪信号；

接收出梯信号，并根据出梯信号进入出梯模式；

出梯模式下：

获取周向感应信号，并根据周向感应信号判断是否存在障碍物；

若根据周向感应信号判断出存在障碍物，则获取后端感应信号，并根据后端感应信号控制机器人后退；

若根据周向感应信号判断出不存在障碍物，则控制机器人转向，获取前端信号并根据前端信号控制机器人离开电梯；

完成出梯后，发送出梯完成信号并退出出梯模式。

通过上述技术方案，机器人在进入电梯前，先对前方路径上是否存在障碍物进行检测，若存在障碍物且障碍物移动，那么机器人等待障碍物从其前方路径上移开在进行移动，若存在障碍物且障碍物不移动，则机器人自身避让开障碍物即可。另外，机器人安装于前端用于检测距离的设备更多，精度更好，因此当电梯内没有干扰机器人的障碍物时，机器人优先进行转向以前端朝向电梯门，方便出梯时检测是否能够顺利通行。通过增强机器人对于各类障碍物进行灵活处理，降低机器人和人员发生碰撞的可能性，实现人员和机器人共同乘坐电梯。

可选的，根据前端信息判断前方是否存在障碍物，具体包括以下步骤：

判断前端信息所对应的距离值是否小于预设数值，若前端信息所对应的距离值小于预设数值，则认为前方存在障碍物；

若前端信息所对应的距离值大于或等于预设数值，则认为前方不存在障碍物。

可选的，通过识别并比对相邻图像信息所对应的图像以判断障碍物是否移动，包括以下步骤：

根据图像信息建立三维模型；

判断两个相邻图像信息所对应的三维模型是否存在部位发生移动；

若两个相邻图像信息所对应的三维模型存在部位发生移动位置，则认为障碍物发生移动；

若两个相邻图像信息所对应的三维模型不存在部位发生移动，则认为障碍物没有移动。

可选的，若障碍物不移动，则控制机器人绕过障碍物，包括以下步骤：

若障碍物不移动，则获取障碍物与电梯门之间的宽度间隙，并判断宽度间隙是否超过预设宽度；

若宽度间隙超过预设宽度，则控制机器人绕到障碍物一侧并通过宽度间隙进入电梯；

若宽度间隙小于或等于预设宽度，则发出停止服务信号。

可选的，若宽度间隙小于或等于预设宽度，则发出停止服务信号，包括以下步骤：

若宽度间隙小于或等于预设宽度，获取障碍物与电梯门之间的长度距离；

判断长度距离是否超过预设长度；

若长度距离超过预设长度，则控制机器人绕到障碍物背后并进入电梯；

若长度距离未超过预设长度，则发出停止服务信号。

可选的，若根据周向感应信号判断出存在障碍物，则获取后端感应信号，还包括以下步骤：

若根据周向感应信号判断出存在障碍物，则获取后端感应信号，并根据后端感应信号判断是否存在障碍物；

若根据后端感应信息判断存在障碍物，则根据后端感应信号确定与障碍物的相距距离，并判断相距距离是否超过第二预设距离，若相距距离超过第二预设距离，则控制机器人后退直到相距距离等于第二预设距离。

第二方面，本申请提供一种机器人乘梯的控制系统，采用如下的技术方案：

一种机器人乘梯的控制系统，包括处理器、中转模块和控制器，所述处理器安装在机器人中并与中转模块建立有无线通讯，所述中转模块安装在电梯口和电梯内，所述中转模块和控制器建立有数据通讯通道；

所述处理器中存储有能够被处理器加载并执行上述机器人乘梯的控制方法的计算机程序。

第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述机器人乘梯的控制方法的计算机程序。

综上所述，机器人在进入电梯前，先对前方路径上是否存在障碍物进行检测，若存在障碍物且障碍物移动，那么机器人等待障碍物从其前方路径上移开在进行移动，若存在障碍物且障碍物不移动，则机器人自身避让开障碍物即可。另外，机器人安装于前端用于检测距离的设备更多，精度更好，因此当电梯内没有干扰机器人的障碍物时，机器人优先进行转向以前端朝向电梯门，方便出梯时检测是否能够顺利通行。通过增强机器人对于各类障碍物进行灵活处理，降低机器人和人员发生碰撞的可能性，实现人员和机器人共同乘坐电梯。

附图说明

图1是本申请实施例进梯模式下的步骤框图。

图2是本申请实施例出梯模式下的步骤框图。

图3是本申请实施例的系统结构示意图。

图4是本申请实施例中机器人从呼叫电梯到进入电梯的流程图。

图5是本申请实施例中机器人出梯的流程图。

附图标记说明：

1、处理器；2、中转模块；3、控制器。

具体实施方式

以下结合附图1至图5对本申请作进一步详细说明。

本申请公开一种机器人乘梯的控制方法，参见图1，包括以下步骤：

S100、接收进梯就绪信号并根据进梯就绪信号进入进梯模式；

进梯就绪信号是由电梯的控制器发出的，机器人在接收到进梯就绪信号后响应进梯就绪信号以进入进梯模式。

在进梯模式下：

S210、获取前端信息，并根据前端信息判断前方是否存在障碍物。

前端信息是由安装在机器人上的采集设备获取的。其中，采集设备为测距传感器。

根据前端信息判断前方是否存在障碍物，具体包括以下步骤：

S211、判断前端信息所对应的距离值是否小于预设数值，若前端信息所对应的距离值小于预设数值，则认为前方存在障碍物。

S212、若前端信息所对应的距离值大于或等于预设数值，则认为前方不存在障碍物。

机器人在需要乘坐电梯时会先根据预设的程序移动到预设候梯位置，使得机器人到电梯的距离是确定的，即是预设候梯位置到电梯的距离。预设数值正是根据上述机器人到电梯的距离在进行误差修正后的最短距离。一旦前端信息所对应的距离小于预设数值，就表明机器人在测距时电梯与机器人之间存在障碍物。

S220、若前方存在障碍物，则连续获取图像信息，通过识别并比对相邻图像信息所对应的图像以判断障碍物是否移动。

连续获取图像信息是通过安装在机器人上的摄像头进行连续拍摄来获取的。为了凸显出两次相邻拍摄出的图像中可能存在的移动的障碍物的位置所发生的变化，摄像头连续拍摄的频率并不高。

在一个实施例中，通过识别并比对相邻图像信息所对应的图像以判断障碍物是否移动，包括以下步骤：

S221、根据图像信息建立三维模型。

图像信息为TOF相机采集的点云数据，机器人通过点云数据建立三维模型，从而可判断障碍物的移动方向。

每个三维模型均建立三维坐标系，其中，三维坐标系以水平面为X-Y的平面，且Y轴为垂直于机器人到电梯之间直线的方向。

S222、判断两个相邻图像信息所对应的三维模型是否存在部位发生移动。

以机器人到电梯的直线距离为轴，障碍物的移动可拆解成沿轴线方向移动和沿垂直于轴线方向移动，若采用常规的平面相机拍摄出平面图像，那想要分辨出障碍物沿轴线方向的移动就需要障碍物的移动幅度比较明显，导致判断结果不准确。而对于三维模型，无论障碍物是哪一种移动方式，都能够比较直观地在三维模型中体现出来，从而有利于提高判断精准性。

S223、若两个相邻图像信息所对应的三维模型存在部位发生移动位置，则认为障碍物发生移动。

S224、若两个相邻图像信息所对应的三维模型不存在部位发生移动，则认为障碍物没有移动。

S230、若障碍物不移动，则控制机器人绕过障碍物，并在进入电梯后发出完成进梯就绪信号。

通过三维模型判断出障碍物不移动的情况下，机器人只需根据障碍物当前检测出的体积以及位置进行路线规划，再按照路线规划来移动就可以避开障碍物并进入电梯。

在一个实施例中，若障碍物不移动，则控制机器人绕过障碍物，包括以下步骤：

S231、若障碍物不移动，则获取障碍物与电梯门之间的宽度间隙，并判断宽度间隙是否超过预设宽度。

宽度间隙是指在三维模型中障碍物与电梯门在Y轴方向上的间隙距离。宽度间隙越大，说明障碍物对于电梯门的遮挡越少。

预设宽度是用于评判宽度间隙是否能够容纳机器人通过的预设值，在本本实施例中预设宽度为机器人的宽度。

S232、若宽度间隙超过预设宽度，则控制机器人绕到障碍物一侧并通过宽度间隙进入电梯。

S233、若宽度间隙小于或等于预设宽度，则发出停止服务信号。

发出停止服务信号表明机器人中断当前执行的程序，在本申请中即为暂时放弃乘坐电梯。而在预设时间后，机器人将重新执行该程序。

在一个实施例中，若宽度间隙小于或等于预设宽度，则发出停止服务信号，包括以下步骤：

S234、若宽度间隙小于或等于预设宽度，获取障碍物与电梯门之间的长度距离。

长度距离是指障碍物与电梯门之间在X轴方向上的最短距离。其是通过预设候梯位置到电梯门的固定距离减去预设候梯位置与障碍物之间在X轴方向上的最长距离而得到的。预设候梯位置与障碍物之间在X轴方向上的最长距离是对三维模型进行处理后得到的。

S235、判断长度距离是否超过预设长度。

预设长度是由机器人的宽度加上障碍物的预估长度得到的。

S236、若长度距离超过预设长度，则控制机器人绕到障碍物背后并进入电梯。

S237、若长度距离未超过预设长度，则发出停止服务信号。

若长度距离超过预设长度,表明障碍物与电梯之间的空间足够容纳机器人，因此机器人可以绕到障碍物的背后再进入电梯。

若长度距离未超过预设长度，则表明机器人无法进入障碍物与电梯之间的空间，那么机器人就无需尝试越过障碍物。

当然也会存在障碍物沿X轴方向的长度超过预估长度，而导致机器人转弯后仍无法进入电梯门的情况，该情况下，机器人根据前端的采集设备采集的前端信息能够及时停止移动，并发出停止服务信号。

为了更加准确地预估对障碍物沿X轴方向的长度，还可以通过人工将各类障碍物的图像及其对应的长度存储到机器人中，机器人先通过三维模型匹配出最接近的障碍物后，再按照该障碍物对应的长度来判断长度距离是否超过预设长度。

S240、若障碍物移动，则经过预定时间后再获取前端感应信号，并重新根据前端感应信号判断到电梯的路段上是否存在障碍物。

正如上述的，障碍物移动有多种情况，但当判断出障碍物仅存在沿X轴方向移动且所有障碍物均在远离机器人，则说明障碍物均在进入电梯，那么控制机器人跟随障碍物并进入电梯。除此以外的所有障碍物移动的情况下，机器人均暂不移动。

S250、若到电梯的路段上不存在障碍物，则发送前进指令，并在进入电梯后发出完成进梯就绪信号。

S260、接收出梯信号，并根据出梯信号进入出梯模式。

参见图2，在出梯模式下：

S310、获取周向感应信号，并根据周向感应信号判断是否存在障碍物。

周向感应信号由安装在机器人周向侧壁上的测距传感器获取的。

根据周向感应信号判断是否存在障碍物，是将周向感应信号所表征的距离与第一预设距离进行比较，若任意周向感应信号所表征的距离小于或等于第一预设距离，则认为机器人附近存在障碍物，那么此时的机器人并不方便进行转向。若所有的周向感应信号所表征的距离大于第一预设距离，则认为机器人附近不存在障碍物。

S320、若根据周向感应信号判断出存在障碍物，则获取后端感应信号，并根据后端感应信号控制机器人后退。

在一个实施例中，若根据周向感应信号判断出存在障碍物，则获取后端感应信号，还包括以下步骤：

S321、若根据周向感应信号判断出存在障碍物，则获取后端感应信号，并根据后端感应信号判断是否存在障碍物。

在根据周向感应信号判断出存在障碍物时，为避免与障碍物造成磕碰，机器人不进行转向，那么为了离开电梯，机器人就要以后退的方式离开电梯，因此需要进一步判断机器人后端是否存在障碍物。

若根据后端感应信息判断出不存在障碍物，则控制机器人以均速后退的方式直接退出电梯。

S322、若根据后端感应信息判断存在障碍物，则根据后端感应信号确定与障碍物的相距距离，并判断相距距离是否超过第二预设距离，若相距距离超过第二预设距离，则控制机器人后退直到相距距离等于第二预设距离。

一旦根据后端感应信号小于第二预设距离，则停止机器人的移动。

为了避免障碍物发生移动而与机器人相撞，后端感应信号需实时更新，在本实施例中，后端感应信号的获取频率为0.5秒一次。机器人根据最新获取的后端感应信号来行动。

S330、若根据周向感应信号判断出不存在障碍物，则控制机器人转向，获取前端信号并根据前端信号控制机器人离开电梯。

若根据周向感应信号判断出不存在障碍物，则控制机器人原地转向以使机器人的前端朝向电梯门，此时机器人即可通过前置的摄像头和/或采集设备来识别前方是否存在障碍物并进行移动。

另外，为了避免机器人在出梯时耽误过多时间，无论机器人是通过前端的设备还是后端的设备来辅助移动，只要机器人在接收到出梯信号后的30秒内未移动出电梯，则机器人退出出梯模式并发出停止服务信号。

S340、完成出梯后，发送出梯完成信号并退出出梯模式。

当机器人完成出梯后，机器人发送出梯完成信号并退出出梯模式，此时机器人继续执行预存的程序即可。

本申请实施例还公开一种机器人乘梯系统，参见图3，包括处理器1、中转模块2和电梯的控制器3，中转模块2为信号接发装置，中转模块2有多个，多个中转模块2分别安装在每个楼层的电梯口以及电梯内部。每个中转模块2与控制器3之间均具有数据传输功能。通过中转模块2，控制器3即可以接收到处在电梯口附近的处理器1以及处在电梯内的处理器1发出的信号，也可以向电梯口和电梯广播信号。

处理器1中存储有能够被处理器1加载并执行上述任一种机器人乘梯的控制方法的计算机程序。

参见图4、图5，机器人乘梯系统的工作原理为：

机器人按照预设程序在需要乘坐电梯以实现楼层之间的转移时运动到电梯口后发出乘梯请求。乘梯请求包括机器人当前所处的出发层，电梯的控制器3接收到乘梯请求后触发电梯中与出发层所对应的按键，并再电梯移动到出发楼层后保持电梯开门并发出进梯就绪信号。

机器人接收到进梯就绪信号后进入进梯模式。

需注意的是，为了确保机器人和电梯的控制器3之间的信号准确被对方所接收，机器人和电梯的控制器3的任意一方发生信号通讯后均需要得到另一方的反馈信号，若任意一方没有在预设时间内接收到反馈信号，则该方会重复发送上一次已发出的信号。其中，所有的信号以及相对应的反馈信号均由人工设定后并存储到机器人和控制器3中。机器人和控制器3接收到任何信号后匹配出相应的反馈信号并发出即可。

因此，机器人在接收到进梯就绪信号后，除了进入进梯模式，还需要向中转模块2反馈开始进梯信号，并判断是否接收到中转模块2反馈的开始进梯响应信号，只有接收到开始进梯响应信号后，机器人才可以真正开始进梯操作。其中，开始进梯信号为进梯就绪信号的反馈信号，开始进梯响应信号为开始进梯信号的反馈信号。

具体的机器人的进梯操作即为上述步骤S210至S260的控制方法。

机器人在进入电梯后发出完成进梯信号。

机器人在接收到控制器3针对完成进梯信号所发出的完成进梯响应信号后，机器人循环判断是否接收到出梯就绪信号。

一旦机器人接收到出梯就绪信号，则机器人发出开始出梯信号，并在控制器3回应开始出梯响应信号后，机器人进入出梯模式。

具体的机器人的出梯操作即为上述步骤S310至S340的控制方法。

机器人完成出梯操作后，发出完成出梯信号，并在接收到控制器3反馈的完成出梯响应信号后结束本次乘梯请求。

为了保障人乘坐电梯时的体验，需要对机器人是否能够及时进梯或出梯进行把控，一旦机器人无法及时进梯或出梯，则电梯则不再等待该机器人而是继续正常运作。具体的方法为：

控制器3每次发送进梯就绪信号或出梯就绪信号后，计数器加1，并判断计数器是否超过预设值。

若计数器超过预设值，则停止当前等待机器人进梯或出梯的服务。

若计数器未超过预设值，则判断在预设时间内是否接收到相应的反馈信号。

若在预设时间内接收到相应的反馈信号，则清空计数器。

若在预设时间内没有接收到相应的反馈信号，则再次发出进梯就绪信号或出梯就绪信号。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器1加载并执行上述任一种机器人乘梯的控制方法的计算机程序。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种机器人乘梯的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收进梯就绪信号并根据进梯就绪信号进入进梯模式；

进梯模式下：

获取前端信息，并根据前端信息判断前方是否存在障碍物；

接收出梯信号，并根据出梯信号进入出梯模式；

出梯模式下：

完成出梯后，发送出梯完成信号并退出出梯模式。

2.根据权利要求1所述的一种机器人乘梯的控制方法，其特征在于：根据前端信息判断前方是否存在障碍物，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种机器人乘梯的控制方法，其特征在于，通过识别并比对相邻图像信息所对应的图像以判断障碍物是否移动，包括以下步骤：

根据图像信息建立三维模型；

4.根据权利要求1所述的一种机器人乘梯的控制方法，其特征在于，若障碍物不移动，则控制机器人绕过障碍物，包括以下步骤：

若宽度间隙小于或等于预设宽度，则发出停止服务信号。

5.根据权利要求4所述的一种机器人乘梯的控制方法，其特征在于，若宽度间隙小于或等于预设宽度，则发出停止服务信号，包括以下步骤：

判断长度距离是否超过预设长度；

若长度距离未超过预设长度，则发出停止服务信号。

6.根据权利要求1所述的一种机器人乘梯的控制方法，其特征在于，若根据周向感应信号判断出存在障碍物，则获取后端感应信号，还包括以下步骤：

7.一种机器人乘梯的控制系统，其特征在于：包括处理器、中转模块和控制器，所述处理器安装在机器人中并与中转模块建立有无线通讯，所述中转模块安装在电梯口和电梯内，所述中转模块和控制器建立有数据通讯通道；

所述处理器中存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至6任意一项所述的一种机器人乘梯的控制方法的计算机程序。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至6任意一项所述的一种机器人乘梯的控制方法的计算机程序。