CN115609590B - 一种旋转指令的获取方法及装置及服务机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转指令的获取方法及装置及服务机器人，应用于一种服务机器人，涉及应用于服务机器人领域，包括服务机器人本体、控制器、电机和指路标，具体步骤如下：S1：获得服务机器人可以使用的地图；S2：在地图坐标系中，获得服务机器人和目标点的坐标，以及服务机器人的正前方；S3：在地图坐标系中，获得服务机器人的正前方与X轴的夹角，记为α；S4：在地图坐标系中，标记服务机器人的坐标和目标点的坐标两点之间的连线为L，计算连线L与X轴的夹角，记为β；S5：将夹角α和夹角β相加，得到总角度γ；S6：基于总角度γ，控制器生成一个旋转总角度γ的旋转指令并向电机发送该旋转指令，控制电机旋转总角度γ。

Description

一种旋转指令的获取方法及装置及服务机器人

技术领域

本发明涉及应用于服务机器人领域，具体涉及一种旋转指令的获取方法及装置及服务机器人。

背景技术

随着当代社会生活水平的不断提高，人们对生活质量的需要也不断提高，各种智能服务型机器人不断出现。目前，市面上很多服务机器人都不具备指路功能，只能利用服务机器人体验有限的路径规划和导航带路功能。

在现有技术中，如果将服务机器人置于商场、医院、写字楼等室内场所中，一般的服务机器人只能通过在显示屏上显示室内场所地图，利用该室内场所地图给人们提供路径规划。但是这种以地图的方式提供路径规划对于一些方位感不强的人们来说，很难根据这些路径规划快速的找到正确方向。所以需要一个可以在室内给行人提供准确的目的地方向，并且方便在室内使用的服务机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转指令的获取方法及装置及服务机器人，应用于一种服务机器人，利用服务机器人移动底盘下激光雷达的同步定位和绘图技术SLAM生成一张包含服务机器人和目标点的坐标的地图。当用户向服务机器人输入目标点的信息时，服务机器人可以通过地图的坐标系上获得服务机器人和目标点的坐标以及服务机器人的正前方，计算得到服务机器人的正前方与X轴的夹角α、服务机器人的坐标和目标点的坐标两点的连线与X轴的夹角β，将夹角β与夹角α相加得到总角度γ，再将旋转总角度γ通过控制器生成对应的旋转指令向电机传输，令电机可以转动指定的角度并且电机会带动指路标转动指定角度。本发明用于解决在已知服务机器人和目标点的位置下，如何让服务机器人实现给人们指示目标点位置并且提供准确的方向的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了以下方案：

一种旋转指令的获取方法，应用于一种服务机器人，所述服务机器人包括控制器、电机和指路标，所述控制器可以生成旋转指令，所述电机接收旋转指令并带动指路标转动，所述指令获取方法在默认服务机器人的正前方和指路标的指示方向一致且指路标的指示方向旋转角度为0度的情况下，执行以下步骤：

S1：获得服务机器人可以使用的地图；

S2：在地图坐标系中，获得服务机器人和目标点的坐标，以及服务机器人的正前方；

S3：在地图坐标系中，获得服务机器人的正前方与X轴的夹角，记为α；

S4：在地图坐标系中，标记服务机器人的坐标和目标点的坐标两点之间的连线为L，计算连线L与X轴的夹角，记为β；

S5：将夹角α和夹角β相加，得到总角度γ；

S6：基于总角度γ，控制器生成一个旋转总角度γ的旋转指令并向电机发送该旋转指令，控制电机旋转总角度γ。

进一步的，所述S1中服务机器人可以使用的地图是通过服务机器人移动底盘下激光雷达的同步定位和绘图技术SLAM生成的。

进一步的，所述S3中夹角α小于零时，则将更新α，α的更新公式为α=α+360°。

进一步的，所述S4中夹角β的计算方法采用求弧度的方法求解。

进一步的，所述S4中夹角β小于零时，则将更新β，β的更新公式为β=β+360°。

进一步的，所述S5中总角度γ小于零时，则将更新总角度γ，γ的更新公式为γ=γ+360°；当总角度γ大于360°时，则将更新总角度γ，γ更新为总角度γ除以360的余数，γ的更新公式为γ=γ%360。

一种旋转指令的获取装置，包括：

地图设置模块：获取服务机器人可以使用的地图；

数据采集模块：在地图坐标系中，获得服务机器人和目标点的坐标，以及服务机器人的正前方；

第一计算模块：在地图坐标系中，获得服务机器人的正前方与X轴的夹角，记为α；

第二计算模块：在地图坐标系中，标记服务机器人的坐标和目标点的坐标两点之间的连线为L，计算连线L与X轴的夹角，记为β；

第三计算模块：将夹角α和夹角β相加，得到总角度γ；

指令生成模块：控制器生成一个旋转总角度γ的旋转指令并向指路标的电机发送该旋转指令，控制电机旋转总角度γ。

进一步的，还包括更新模块，所述更新模块包括：

第一更新模块：当夹角α小于零时，则更新α，α的更新公式为α=α+360°；

第二更新模块：当夹角β小于零时，则将更新β，β的更新公式为β=β+360°；

第三更新模块：当总角度γ小于零时，则将更新总角度γ，γ的更新公式为γ=γ+360°；当总角度γ大于360°时，则将更新总角度，γ更新为总角度γ除以360后的余数，γ的更新公式为γ=γ%360。

一种服务机器人包括：服务机器人本体、控制器、电机和指路标，其中控制器包括存储单元和一个或多个处理器，所述存储单元用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，能使得所述一个或多个处理器实现所述的一种旋转指令的获取方法。

进一步的，所述指路标，包括一个方向标框体，位于方向标框体下方的支撑筒座，位于支撑筒座内部且固定在支撑筒座上的驱动系统，

所述支撑筒座有：一个从方向标框体底部插入方向标框体内部的连接部，一个载物部和一个底座，所述载物部上端与连接部连接，载物部的下端与底座连接，

所述驱动系统包括：固定连接在支撑筒座的载物部内壁上的电机，与电机输出轴同轴随动转动的主动齿轮，与主动齿轮相啮合的从动齿轮，与从动齿轮同轴随动的转轴，转轴穿过支撑筒座的连接部，连接部与转轴之间设置有轴承，所述转轴远离从动齿轮的一端与方向标框体内部的倒接柱固定连接，所述电机可以接受控制器传输出的旋转指令。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种旋转指令的获取方法及装置及服务机器人，采用生成一张包含服务机器人和目标点的地图，来获得服务机器人和目标点的坐标，通过这些坐标信息计算出指路标的指示方向朝目标点方向转动所需的旋转总角度γ的技术手段。本技术手段采用在服务机器人移动底盘下激光雷达的同步定位和绘图技术SLAM生成一张包含服务机器人和目标点的地图，使机器人在工作时就可以根据移动底盘下激光雷达的同步定位和绘图技术SLAM构建地图，并且可以选择地图中无障碍物的任何一个坐标当作目标点，该构建地图的方法具有友好性且比较方便。

并且本技术手段根据地图得到的坐标信息，包括：服务机器人的正前方与X轴的夹角α、服务机器人的坐标和目标点的坐标两点的连线与X轴的夹角β，令夹角β与夹角α相加得到总角度γ，再将旋转总角度γ通过控制器生成对应的旋转指令向电机传输，令电机可以转动指定的角度并且电机会带动指路标转动指定角度。

该电机接收控制器生成的对应总角度γ的旋转指令，电机转动指定的角度并且可以带动指路标转动相等角度，实现服务机器人对目标点进行直接的清楚的方向指向。同时在服务机器人导航带路到目标点的移动过程中，指路标还可以实时的指向目标点。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的地图扫描示意图；

图3为本发明的坐标信息示意图；

图4为本发明的服务机器人的剖面结构示意图。

附图标记说明：

1-服务机器人、2-控制器、3-服务机器人的正前方、4-指路标的指示方向、5-方向标框体、7-支撑筒座、71-连接部、72-载物部、73-底座、9-电机、10-主动齿轮、11-从动齿轮、12-轴承、13-转轴、14-凸出部A、15-凸出部B、16-倒接柱。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

另外，为了清楚和简洁起见，可能省略了对公知的结构、功能和配置的描述。本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文描述的示例进行各种改变和修改。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

下面通过参考附图并结合实施例来详细说明本发明：

实施例1

如图1所示，一种旋转指令的获取方法，该指令的获取方法可以应用于一种服务机器人1，所述服务机器人1包括控制器2、电机9和指路标，所述控制器2可以生成旋转指令，所述电机9接收该旋转指令并可以带动指路标转动。

由于服务机器人1和目标点的坐标可以在任何象限中，服务机器人的正前方3也可以是任意方向，而指路标的指示方向4随着服务机器人1和目标点的坐标的变化而变化。当指路标的指示方向4和服务机器人的正前方3不一致时，求旋转总角度时就需要考虑指路标的指示方向4和服务机器人的正前方3的角度偏移。所以为了方便旋转角度的计算，在用户每次输入目标点时，需要控制指路标的指示方向4和服务机器人的正前方3一致，且指路标的指示方向4旋转角度为0度的情况下，才能执行以下步骤：

S1：获得服务机器人1可以使用的地图；

如图2所示，该地图是通过服务机器人1移动底盘下激光雷达的同步定位和绘图技术SLAM设置的。所述SLAM技术采用的传感器为激光雷达，该技术是一种现有技术，是指运动物体根据传感器的信息，一边计算自身位置、一边构建环境地图的过程，解决机器人等在未知环境下运动时的定位与地图构建问题。

S2：在地图的坐标系中，获得服务机器人1和目标点的坐标，以及服务机器人的正前方3；

如图3所示，地图中生成有坐标系，包括X轴和Y轴。服务机器人1的坐标（x1，y1）和正前方方向是通过地图的坐标系获得的。而目标点的坐标（x2，y2）则需要用户输入目标点后，服务机器人1才能通过扫描生成的地图来得到目标点的坐标。

S3：在地图坐标系中，获得服务机器人的正前方3与X轴的夹角，记为α

具体的，如果夹角α小于零时，则将更新α，α的更新公式为α=α+360°。

S4：在地图坐标系中，标记服务机器人1的坐标和目标点的坐标两点之间的连线为L，计算连线L与X轴的夹角，记为β；

具体的，该夹角β的计算方法采用求弧度的方法求解。

所述求弧度的方法主要运用Math.atan2()函数，该函数的功能是将指定的直角坐标转换为极坐标，并返回所求夹角的弧度值。其中，该函数主要基于arctan反正切函数，假设服务机器人1的坐标为（x1,y1），目标点坐标为（x2,y2），则β=arctan[(y2-y1)/(x2-x1)]。

并且，如果该夹角β小于零时，则将更新β，β的更新公式为β=β+360°。

S5：将夹角α和夹角β相加，得到总角度γ；

具体的，总角度γ小于零时，则将更新总角度γ，γ的更新公式为γ=γ+360°；当总角度γ大于360°时，则将更新总角度γ，γ更新为总角度γ除以360后的余数，γ的更新公式为γ=γ%360。

假设总角度γ为380°，则γ更新为380除以360后的余数，更新后的总角度γ为20°。

S6：基于总角度γ，控制器2生成一个旋转总角度γ的旋转指令并向电机9发送该旋转指令，控制电机9旋转总角度γ。

实施例2

一种旋转指令的获取装置，包括：

地图设置模块：获取服务机器人1可以使用的地图；

数据采集模块：在地图坐标系中，获得服务机器人1和目标点的坐标，以及服务机器人的正前方；

第一计算模块：在地图坐标系中，获得服务机器人的正前方3与X轴的夹角，记为α；

第二计算模块：在地图坐标系中，标记服务机器人1的坐标和目标点的坐标两点之间的连线为L，计算连线L与X轴的夹角，记为β；

第三计算模块：将夹角α和夹角β相加，得到总角度γ；

指令生成模块：控制器2生成一个旋转总角度γ的旋转指令并向指路标的电机9发送该旋转指令，控制电机9旋转总角度γ。

具体的，还包括更新模块，所述更新模块包括：

第一更新模块：当夹角α小于零时，则更新α，α的更新公式为α=α+360°；

第二更新模块：当夹角β小于零时，则将更新β，β的更新公式为β=β+360°；

第三更新模块：当总角度γ小于零时，则将更新总角度γ，γ的更新公式为γ=γ+360°；当总角度γ大于360°时，则将更新总角度γ，γ更新为总角度γ的值除以360后的余数，γ的更新公式为γ=γ%360。

实施例3

如图4所示，一种服务机器人1，所述服务机器人1为带轮子的车类机器人，主要应用于室内场所。该服务机器人1包括：服务机器人1本体、控制器2、电机9和指路标。其中，所述控制器2可以生成旋转指令，所述电机9接收该旋转指令并带动指路标转动。

具体的，所述指路标，包括一个方向标框体5，位于方向标框体5下方的支撑筒座7，位于支撑筒座7内部且固定在支撑筒座7上的驱动系统，

所述支撑筒座7有：一个从方向标框体5底部插入方向标框体5内部的连接部71，一个载物部72和一个底座73，所述载物部72上端与连接部71连接，载物部72的下端与底座73连接。

所述驱动系统包括：固定连接在支撑筒座7的载物部72内壁上的电机9，与电机9输出轴同轴随动转动的主动齿轮10，与主动齿轮10相啮合的从动齿轮11，与从动齿轮11同轴随动的转轴13，转轴13穿过支撑筒座7的连接部71，连接部71与转轴13之间设置有轴承12，所述转轴13远离从动齿轮11的一端与方向标框体5内部的倒接柱16固定连接，所述电机9可以接受控制器2传输出的旋转指令。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋转指令的获取方法，其特征在于，应用于一种服务机器人（1），所述服务机器人（1）包括控制器（2）、电机（9）和指路标，所述控制器（2）可以生成旋转指令，所述电机（9）接收旋转指令并带动指路标转动，所述指路标包括一个方向标框体（5），位于方向标框体（5）下方的支撑筒座（7），位于支撑筒座（7）内部且固定在支撑筒座（7）上的驱动系统，

所述旋转指令的获取方法在默认服务机器人的正前方（3）和指路标的指示方向（4）一致且指路标的指示方向（4）旋转角度为0度的情况下，执行以下步骤：

S1：获得服务机器人（1）可以使用的地图；

S2：在地图坐标系中，获得服务机器人（1）和目标点的坐标，以及服务机器人的正前方（3）；

S3：在地图坐标系中，获得服务机器人的正前方（3）与X轴的夹角，记为α，当夹角α小于零时，则将更新α，α的更新公式为α=α+360°；

S4：在地图坐标系中，标记服务机器人（1）的坐标和目标点的坐标两点之间的连线为L，计算连线L与X轴的夹角，记为β，当S4中夹角β小于零时，则将更新β，β的更新公式为β=β+360°；

S5：将夹角α和夹角β相加，得到总角度γ，当总角度γ小于零时，则将更新总角度γ，γ的更新公式为γ=γ+360°，当总角度γ大于360°时，则将更新总角度γ，γ更新为总角度γ除以360后的余数，γ的更新公式为γ=γ%360；

S6：基于总角度γ，控制器（2）生成一个旋转总角度γ的旋转指令并向电机（9）发送该旋转指令，控制电机（9）旋转总角度γ。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中地图是通过服务机器人（1）移动底盘下激光雷达的同步定位和绘图技术SLAM生成的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中夹角β的计算方法采用求弧度的方法求解。

4.一种旋转指令的获取装置，其特征在于，包括：

地图设置模块：获取服务机器人（1）可以使用的地图；

数据采集模块：在地图坐标系中，获得服务机器人（1）和目标点的坐标，以及服务机器人的正前方（3）；

第一计算模块：在地图坐标系中，获得服务机器人的正前方（3）与X轴的夹角，记为α，当夹角α小于零时，则将更新α，α的更新公式为α=α+360°；

第二计算模块：在地图坐标系中，标记服务机器人（1）的坐标和目标点的坐标两点之间的连线为L，计算连线L与X轴的夹角，记为β，当S4中夹角β小于零时，则将更新β，β的更新公式为β=β+360°；

第三计算模块：将夹角α和夹角β相加，得到总角度γ，当总角度γ小于零时，则将更新总角度γ，γ的更新公式为γ=γ+360°，当总角度γ大于360°时，则将更新总角度γ，γ更新为总角度γ除以360后的余数，γ的更新公式为γ=γ%360；

指令生成模块：控制器（2）生成一个旋转总角度γ的旋转指令并向指路标的电机（9）发送该旋转指令，控制电机（9）旋转总角度γ，所述指路标包括一个方向标框体（5），位于方向标框体（5）下方的支撑筒座（7），位于支撑筒座（7）内部且固定在支撑筒座（7）上的驱动系统。

5.一种服务机器人，其特征在于，包括：服务机器人（1）本体、控制器（2）、电机（9）和指路标，其中控制器（2）包括存储单元和一个或多个处理器，所述存储单元用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，能使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1至3中任意一项所述的一种旋转指令的获取方法。

6.根据权利要求5所述的一种服务机器人，其特征在于，所述指路标，包括一个方向标框体（5），位于方向标框体（5）下方的支撑筒座（7），位于支撑筒座（7）内部且固定在支撑筒座（7）上的驱动系统，

所述支撑筒座（7）有：一个从方向标框体（5）底部插入方向标框体（5）内部的连接部（71），一个载物部（72）和一个底座（73），所述载物部（72）上端与连接部（71）连接，载物部（72）的下端与底座（73）连接，

所述驱动系统包括：固定连接在支撑筒座（7）的载物部（72）内壁上的电机（9），与电机（9）输出轴同轴随动转动的主动齿轮（10），与主动齿轮（10）相啮合的从动齿轮（11），与从动齿轮（11）同轴随动的转轴（13），转轴（13）穿过支撑筒座（7）的连接部（71），连接部（71）与转轴（13）之间设置有轴承（12），所述转轴（13）远离从动齿轮（11）的一端与方向标框体（5）内部的倒接柱（16）固定连接，所述电机（9）可以接受控制器（2）传输出的旋转指令。

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