CN115736718A - 机器人的脱困处理方法及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及清洁机器人领域，公开了一种机器人的脱困处理方法及机器人，该脱困处理方法包括：在滚刷处于清洁工作状态时，若检测到滚刷的负载电流大于预设电流阈值，则控制摄像单元采集滚刷图像；根据滚刷图像，确定缠绕物类型；若缠绕物类型为非胶带类缠绕物，则控制机器人进入第一脱困模式，若第一脱困模式执行第一预设时间之后，机器人未脱困，则控制机器人进入第二脱困模式；若第二脱困模式执行第二预设时间之后，机器人仍未脱困，则确定机器人脱困失败，控制机器人急停并触发告警。本申请提供的脱困处理方法及机器人，其可使得机器人有效脱离被异物缠绕卡住的困境，从而有效提高清洁机器人自动脱困的效率。

Description

机器人的脱困处理方法及机器人

技术领域

本申请涉及清洁机器人领域，尤其涉及一种机器人的脱困处理方法及机器人。

背景技术

随着机器人快速发展，机器人在生活、学习等场景中越来越重要。目前，在机器人的工作过程中，会出现机器人被障碍物的困住的情况，使得机器人无法正常工作。因此，如何解决机器人被困的问题非常重要。

目前，清洁机器人清扫环境主要使用滚刷收集垃圾，但其面临的越来越复杂的工作环境，如写字楼环境的尼龙轧带、商超环境中的大塑料袋等，极易造成滚刷的异物缠绕。如无异物缠绕处理机制，将极大的增加人为干预频率，影响客户体验。

然而当前清洁机器人的脱困研究也主要针对特定复杂环境的运规处理，例如现有的技术一般采用以下几种方法：1.加大驱动轮的直径，但是轮子越大，扭矩越小，采用加大驱动轮直径的方法会导致动力变差；2.提高驱动马达动力，但是加大驱动马达的动力的话，配套电路也要升级，电池使用时间就会降低，成本也将增加；3.采用驱动轮越障拉簧结构，然而驱动轮拉簧结构在实际运行中越障能力不佳。基本不涉及异物缠绕的反转脱困。

发明内容

本申请提供一种脱困处理方法及机器人，以解决现有技术中的清洁机器人在陷入被胶带、树枝或塑料袋等异物缠绕住的困境时，无法有效脱困的问题。

为实现上述目的，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种机器人的脱困处理方法，机器人包括滚刷和摄像单元，包括：

在滚刷处于清洁工作状态时，若检测到滚刷的负载电流大于预设电流阈值，则控制摄像单元采集滚刷图像；

根据滚刷图像，确定缠绕物类型；

若缠绕物类型为非胶带类缠绕物，则控制机器人进入第一脱困模式，其中，第一脱困模式包括控制滚刷以第一预设速度进行反转；

若第一脱困模式执行第一预设时间之后，机器人未脱困，则控制机器人进入第二脱困模式，其中，第二脱困模式包括控制滚刷以第二预设速度进行反转，第二预设速度大于第一预设速度；

若第二脱困模式执行第二预设时间之后，机器人未脱困，则确定机器人脱困失败，控制机器人急停并触发告警。

在一些实施例中，根据滚刷图像，确定缠绕物类型，包括：

基于目标检测模型，对滚刷图像进行预处理，获取待检测滚刷图像；

若检测到待检测滚刷图像中存在缠绕物目标，则对缠绕物目标进行特征提取，确定缠绕物目标的缠绕物类型。

在一些实施例中，方法还包括：

若检测到待检测滚刷图像中不存在缠绕物目标，则控制机器人重新进入清洁工作状态，并重新检测滚刷的负载电流。

在一些实施例中，机器人还包括驱动轮；

第一脱困模式包括：

控制滚刷以第一预设速度进行反转，并控制驱动轮以第一辅助预设速度后退进行辅助反转，其中，第一预设速度小于滚刷最大转速，第一辅助预设速度小于驱动轮最大转速；

第二脱困模式包括：

控制滚刷以第二预设速度进行反转，并控制驱动轮以第二辅助预设速度后退进行辅助反转，其中，第一预设速度等于滚刷最大转速，第一辅助预设速度等于驱动轮最大转速。

在一些实施例中，方法还包括：

在第一脱困模式执行第一预设时间之后，若检测到滚刷的负载电流小于或等于预设电流阈值，则确定机器人脱困成功；

在第二脱困模式执行第二预设时间之后，若检测到滚刷的负载电流小于或等于预设电流阈值，则确定机器人脱困成功。

在一些实施例中，方法还包括：

若缠绕物类型为胶带类缠绕物，则控制机器人急停并触发告警。

第二方面，本申请实施例提供一种机器人，包括：

主控制器，用于执行如第一方面中所描述的部分或全部机器人的脱困处理方法；

驱动器，连接主控制器，用于执行主控制器下发的控制指令；

清扫执行单元，连接驱动器，用于执行驱动器下发的控制指令，以控制机器人进行脱困或急停或告警；

清扫执行单元包括：

滚刷；

滚刷电机，用于控制滚刷的运动；

驱动轮；

行走电机，用于控制驱动轮的运动。

在一些实施例中，驱动器包括缠绕检测单元，缠绕检测单元包括：

负载电流检测器，集成于驱动器，用于采集滚刷的负载电流；

摄像单元，用于采集滚刷图像。

在一些实施例中，驱动器还包括处理单元和脱困执行单元，包括：

处理单元，连接主控制器、缠绕检测单元和脱困执行单元，用于将缠绕检测单元采集的滚刷的负载电流和滚刷图像上传给主控制器，以及，解析主控制器下发的控制指令，以控制脱困执行单元；

脱困执行单元，连接清扫执行单元和缠绕检测单元，用于接收缠绕检测单元发送的指令，以控制滚刷的运动和驱动轮的运动。

在一些实施例中，

脱困执行单元包括：

正反转控制电路，用于控制滚刷的正转或反转，以及，控制驱动轮的前进或后退；

转速控制电路，用于控制滚刷和/或驱动轮的转速。

本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况下：本申请实施例提供的一种机器人的脱困处理方法，该脱困处理方法包括：在滚刷处于清洁工作状态时，若检测到滚刷的负载电流大于预设电流阈值，则控制摄像单元采集滚刷图像；根据滚刷图像，确定缠绕物类型；若缠绕物类型为非胶带类缠绕物，则控制机器人进入第一脱困模式，若第一脱困模式执行第一预设时间之后，机器人未脱困，则控制机器人进入第二脱困模式；若第二脱困模式执行第二预设时间之后，机器人仍未脱困，则确定机器人脱困失败，控制机器人急停并触发告警。

本申请实施例通过对滚刷是否缠绕作二次确认，确定缠绕物的类型并控制机器人执行对应的脱困模式，其可使得机器人有效脱离被异物缠绕卡住的困境，从而有效提高清洁机器人自动脱困的能力，进而减少人工干预频率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本申请实施例提供的一种清洁机器人的整机结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种机器人的脱困处理方法的流程示意图；

图3为图2中的步骤S204的一种细化流程示意图；

图4是本申请实施例提供的一种清洁机器人的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种主控制器的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种缠绕检测单元的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种脱困执行单元的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种清扫执行单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

此外，下面所描述的本申请各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种清洁机器人的整机结构示意图；

如图1所示，本申请提供的一种清洁机器人，一般性地，可以包括机器人100，机器人100内部设有主控制器装置101、驱动器装置102；机器人100外部设有用于控制机器人移动的行走装置103和用于清洁的滚刷装置104。

主控制器装置101，位于机器人内部水箱的侧上方，驱动器装置102，位于机器人内部水箱的侧下方，行走装置103和滚刷装置104位于机器人的底盘，用于执行具体地脱困动作。其中，行走装置103进一步包括：驱动轮、驱动电机；滚刷装置104进一步包括：滚刷、滚刷电机。

在清洁机器人进行清扫的过程中，滚刷作为和地面直接接触的结构，需要通过滚动将垃圾搬运到内部的垃圾箱中。但是因为直径相对较小，容易被环境中的绳子、塑料袋、胶带等缠等硬度较小的条状物体缠绕，进而影响滚刷装置104的正常运转；并且，由于滚刷装置104的速度不容易监测，因此，需要本申请提供的机器人，在机器人清扫的过程中，同时检测机器人的滚刷是否被上述类似的物体堵住而导致滚刷装置104停转，此时需要行走装置103下的驱动轮配合执行后退/前进操作，进行脱困操作。

在本申请实施例中，滚刷用于在旋转过程中收集垃圾；滚刷电机与滚刷相连，用于控制滚刷旋转；当清洁机器人在使用滚刷装置104收集垃圾被卡住时，清洁机器人执行相应的脱困操作，控制滚刷装置104执行反转操作，同时控制驱动轮装置103执行后退/前进操作，用于辅助滚刷装置104将缠绕物向两侧或一侧拨开，以免卡住滚刷装置104，从而不影响清洁机器人正常工作。

可选地，行走装置103和滚刷装置104的安装位置为可调节地。

在一个具体地实施方式中，如图1所示，滚刷装置104设于行走装置103前侧，以用于机器人执行脱困操作时，在行走装置103后退/前进过程中辅助滚刷装置104将缠绕物向两侧或一侧拨开。

在另一个具体地实施方式中，滚刷装置104设于行走装置103后侧，以用于机器人执行脱困操作时，在行走装置103后退/前进过程中辅助滚刷装置104将缠绕物向两侧或一侧拨开。

需要理解的是，滚刷装置104可以设置在行走装置103前侧，也可以设置在行走装置103后侧；当滚刷装置104设置在行走装置103前侧时，脱困过程一般为行走装置103后退，当然也可以是后退和前进的组合动作；当滚刷装置104设置在行走装置103后侧时，脱困过程一般是行走装置103前进，当然与可以是前进与后退的组合动作。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种机器人的脱困处理方法的流程示意图。

本申请实施例第一方面提出的一种机器人的脱困处理方法，该机器人的脱困处理方法的执行主体为清洁机器人，应用于如图1所示的机器人，机器人的脱困处理方法包括如下步骤S201-S213：

步骤S201：当滚刷处于清洁工作状态时，获取滚刷的负载电流；

在本申请实施例中，通过机器人自动检测的方式，将流经滚刷的负载电流与预设电流阈值作比较，用以确定滚刷电流是否正常，进而判断机器人的清洁工作状态，其中，机器人的清洁工作状态包括正常清洁工作状态和异常清洁工作状态。

步骤S202：判断滚刷的负载电流是否大于预设电流阈值。

具体地，当检测出机器人滚刷的瞬时负载电流值后，可以将该瞬时负载电流值与预设电流阈值进行比较，并根据比较结果，执行不同的指令，以使得机器人能够完成脱困。具体的，本申请实施例中的预设电流阈值，是根据机器人被缠绕物卡住时，多次实验统计而获得的临界电流阈值。例如，设置临界电流阈值为0.6A，当滚刷的瞬时负载电流值大于该临界电流阈值时，则表明机器人可能有一个或多个滚刷被缠绕物卡住，针对该情形，机器人将执行其他指令，使得机器人进一步确认缠绕物类型。

本申请实施例中的机器人在用滚刷收集垃圾时，容易会出现滚刷被缠绕物卡住的情形。针对此情形，可以设置预设条件，当机器人满足该预设条件时，则认为机器人在执行清扫任务的过程中，可能被缠绕物卡住，进一步确认缠绕物类型。

具体的，当机器人在预设时间通过机器人配置的负载电流检测器，检测机器人滚刷上的瞬时电流值，并在检测完成后，判断滚刷的负载电流是否在预设电流阈值内。优选的，在实际应用场景中，预设时间设置可以根据实际需要设定，在此不作限定。

具体地，判断滚刷的负载电流是否大于预设电流阈值，以确定机器人的清洁工作状态。

若检测出滚刷的负载电流小于或等于预设电流阈值时，则确定机器人处于正常清洁工作状态，则返回步骤S201。

若检测出滚刷的负载电流大于预设电流阈值时，则确定机器人处于异常清洁工作状态，转入步骤S203。

步骤S203：确定机器人处于异常清洁工作状态，控制机器人急停。

本申请实施例中，在机器人通过滚刷收集地面垃圾的过程中，滚刷作为和地面直接接触的结构，需要通过滚动将垃圾搬运到内部的垃圾箱中。但是因为直径相对较小，容易被环境中的绳子、塑料袋、胶带等缠等硬度较小的条状物体缠绕，当滚刷被缠绕物缠绕后，缠绕物产生的阻力可能会导致刷子的驱动电机的电流变化，因此，可以通过检测电流的变化，先确认扫地机器人的清洁工作状态，再通过图像检测对是否被缠绕物缠绕进行二次确认。

因此，在本申请实施例中，在机器人执行清扫的过程中，实时检测流经机器人滚刷的负载电流值，当检测到机器人的滚刷瞬时负载电流值大于预设电流阈值时，则说明机器人清洁工作状态异常，可能被缠绕物缠绕。

本申请实施例通过电流检测先确定机器人清洁工作状态，以便进一步对滚刷执行图像检测，确定滚刷是否被缠绕物缠绕，进一步执行脱困操作，通过进行二次缠绕物确认，从而有效减少了因误判而造成的无效脱困，并减少了当机器人被具有粘连性等难以脱困成功的异物缠绕时脱困失败，甚至导致机器人出现故障的问题，从而确保机器人顺利脱困，提高机器人的脱困效率。

步骤S204：采集滚刷图像，根据滚刷图像确定缠绕物类型。

本申请实施例中，当机器人检测到滚刷电流异常，判断机器人处于异常清洁工作状态而执行急停操作时，此时控制摄像头采集滚刷图像，根据滚刷图像确定缠绕物类型。

具体地，本申请实施例中，机器人底盘中包含一个内置近距离监控摄像头，用于实时检测滚刷清扫区域，通过内视摄像头采集滚刷图像，用于获取清扫区域的图像数据，再对图像数据进行预处理，用以获取待检测滚刷图像，若检测到待检测滚刷图像中存在缠绕物目标，则对缠绕物目标进行特征提取，确定缠绕物目标的缠绕物类型，其中，缠绕物类型包括胶带类缠绕物和非胶带类缠绕物。

本申请实施例通过缠绕物类型下发对应的指令，例如，当滚刷被透明胶带类等具有强粘连性的异物缠绕时，此时，若直接执行脱困动作，可能导致机器人脱困失败甚至操作机器人故障停止运作，因此，根据图像检测确定缠绕物类型，进而再判断是否进入脱困模式，能有效减少当机器人被具有粘连性等难以脱困成功的异物缠绕时脱困失败，甚至导致机器人出现故障的问题，从而确保机器人顺利脱困，进而提高机器人的脱困效率。

步骤S205：判断缠绕物类型是否为胶带类缠绕物；

在本申请实施例中，将缠绕物类型划分为胶带类缠绕物和非胶带类缠绕物，可以理解的是，通过将缠绕物的脱困难度程度进行分类划分，判断是否执行脱困动作，可以有效避免强行脱困而造成的脱困效率低下，甚至造成机器损坏的现象，进而达到提升机器人脱困效率的效果。

具体地，本申请实施例通过设置于滚刷上的内视摄像头采集图像数据，并通过目标检测模型yoloV7对图像进行识别，确定缠绕物类型对应的识别结果，将识别结果分为两类，第一类是非胶带类缠绕物，例如尼龙绳、塑料袋等，第二类是胶带类缠绕物，例如透明胶带、防水胶带等。依据分类结果对应不同的后处理措施，具体地：

若缠绕物为胶带类缠绕物，则转入步骤S213：控制机器人急停并触发告警。

具体地，通过以切断脱困执行单元的控制电路而使其单元断电而立刻停止的方式控制机器人急停，并触发主控制器则向报警器发送报警指令用以触发告警。

若缠绕物为非胶带类缠绕物，则转入步骤S206：执行第一脱困模式。

步骤S206：执行第一脱困模式。

在本申请实施例中，将脱困模式划分为两档，第一档为第一脱困模式，第一脱困模式包含在控制缠绕滚刷实施反转操作时，同时控制驱动轮辅助后退，通过控制驱动轮辅助后退，能够增大滚刷的脱困范围，并且使得滚刷的脱困过程更灵活，进而提升机器人脱困效率。

本申请实施例中，第一脱困模式通过控制滚刷和驱动轮以小于最大转速的预设速度实施反转/后退运动，能够辅助滚刷避免因反转的转速过块而导致脱困失败，甚至反向缠绕的问题，进而提高了机器人的脱困效率。

步骤S207：控制滚刷以第一预设速度反转。

本申请实施例中，通过设置第一预设速度，控制缠绕滚刷以第一预设速度实施反转操作，同时控制驱动轮以第一预设辅助速度实施后退操作，且需要说明的是，上述的第一预设速度小于滚刷最大转速，第一辅助预设速度小于驱动轮最大转速。

可选的是，第一预设速度可以是滚刷的最大转速的0.5倍，也可以是滚刷的最大转速的0.6倍，也可以是滚刷的最大转速的0.7倍，第一预设辅助速度可以是驱动轮的最大转速的0.5倍，也可以是驱动轮的最大转速的0.6倍，也可以是驱动轮的最大转速的0.7倍，可以理解的是，第一预设速度和第一预设辅助速度可以根据实际需要进行设定，在此不作限定。

清洁机器人在收集垃圾时，滚刷的旋转速度会相对比较快，因此，当滚刷遇到缠绕物时，滚刷可能在较短时间内就会被缠绕物绞紧，这时如果设定滚刷反转的速度如果过快，很可能会导致刷子不能够脱离缠绕，还很可能导致缠绕物被反向旋转的滚刷再次绞住，形成反向缠绕。因此，本申请实施例中，通过控制滚刷反转时的第一预设速度不大于清扫时滚刷的最大转速，并控制驱动轮后退时的第一预设辅助速度不大于驱动轮的最大转速，能有效避免机器人在执行脱困操作时，因脱困转速过快而导致反向缠绕，进而有效提高机器人脱困效率。

步骤S208：判断机器人是否脱困成功。

本申请实施例中，在第一脱困模式执行第一预设时间之后，判断机器人是否脱困成功，需要说明的是，第一预设时间可以根据实际需要设定，在实际应用中，第一预设时间可以根据经验值和/或实验值进行设置，可以是判断机器人在20s内是否脱困成功，也可以判断机器人在30s内是否脱困成功，若超出第一预设时间检测到滚刷的负载电流仍大于预设电流阈值，则可以确定第一脱困模式下的机器人脱困失败，否则，确定机器人脱困成功。

具体地，若检测到滚刷的负载电流小于或等于预设电流阈值，则转入步骤S212：机器人脱困成功。

在本申请实施例中，判断机器人在执行脱困模式后是否脱困成功的方法，是通过再次检测机器人滚刷上的瞬时负载电流值，将该瞬时负载电流值与预设电流阈值进行比较，并根据比较结果，判断机器人是否完成脱困，具体的，本申请实施例中的预设电流阈值，是根据机器人被缠绕物卡住时，多次实验统计而获得的临界电流阈值，当滚刷上的瞬时负载电流值大于该临界电流阈值时，则表明机器人可能有一个或多个滚刷被缠绕物卡住。

若检测到滚刷的负载电流大于预设电流阈值，则说明机器人脱困失败，则转入步骤S209：执行第二脱困模式。

步骤S209：执行第二脱困模式。

在本申请实施例中，第二脱困模式为第二档脱困模式，当机器人执行第一档脱困模式但依旧脱困失败时，控制机器人进入第二脱困模式。其中，第二脱困模式包含在控制缠绕滚刷以最大转速实施反转操作时，同时控制驱动轮以最大转速实施后退操作。

本申请实施例中，第二脱困模式通过控制滚刷和驱动轮以最大转速实施反转/后退运动，能够辅助滚刷避免因反转的转速过慢而导致脱困缓慢的问题，进而提高了机器人的脱困效率。

步骤S210：控制滚刷以第二预设速度反转。

本申请实施例中，通过设置第二预设速度，控制缠绕滚刷以第二预设速度实施反转操作，同时控制驱动轮以第二预设辅助速度实施后退操作，且需要说明的是，上述的第二预设速度等于滚刷最大转速，第二辅助预设速度等于驱动轮最大转速。

可以理解的是，滚刷最大转速和驱动轮最大转速可以根据实际需要进行设定，在此不作限定。

步骤S211：判断机器人是否脱困成功。

本申请实施例中，在第二脱困模式执行第二预设时间之后，判断机器人是否脱困成功，需要说明的是，第二预设时间可以根据实际需要设定，在实际应用中，第二预设时间可以根据经验值和/或实验值进行设置，可以是判断机器人在20s内是否脱困成功，也可以判断机器人在30s内是否脱困成功，若超出第二预设时间检测到滚刷的负载电流仍大于预设电流阈值，则可以确定第二脱困模式下的机器人脱困失败，否则，确定机器人脱困成功。

具体地，若检测到滚刷的负载电流小于或等于预设电流阈值，则转入步骤S212：机器人脱困成功；

若检测到滚刷的负载电流大于预设电流阈值，则说明机器人脱困失败，则转入步骤S213：控制机器人急停并触发告警。

步骤S213：控制机器人急停并触发告警。

具体地，通过以切断脱困执行单元的控制电路而使其单元断电而立刻停止的方式控制机器人急停，并触发主控制器则向报警器发送报警指令用以触发告警。

本申请实施例中，在清洁机器人在收集垃圾时，滚刷容易被尼龙绳、塑料袋等缠绕物绞紧，该类缠绕物的脱困难度较大，这时如果设定滚刷反转的速度如果过快，很可能导致缠绕物被反向旋转的滚刷再次绞住，形成反向缠绕，如果设定滚刷反转的速度过慢，又很可能导致滚刷不能够脱离缠绕，因此，本申请实施例中，通过设置两档脱困模式，通过设置第一脱困模式，控制滚刷以第一预设速度翻转，若机器人执行第一脱困模式后仍然脱困失败，则进入第二脱困模式，控制滚刷以第二预设速度翻转，若机器人执行第二脱困模式后仍然脱困失败，则控制机器人急停并告警，能有效解决上述问题，进而有效提高机器人脱困效率。

请参考图3，图3为图2中的步骤S204的一种细化流程示意图。

如图3所示，该步骤S204包括以下步骤：

步骤S2041：通过摄像单元采集滚刷图像。

具体地，通过摄像单元中一颗内视的监控摄像头对准滚刷清扫区域进行拍摄，采集包含滚刷和垃圾在内的滚刷图像。

步骤S2042：基于目标检测模型，对滚刷图像进行预处理，获取待检测滚刷图像。

具体地，采用深度学习方式，通过在输入的滚刷图像中采样大量的清扫区域，并调整区域边缘从而更准确地获取特征目标的真实边界框(ground-truth bounding box)。不同的模型使用的区域采样方法可能不同。

在本申请实施例中，目标检测模型包括yoloV7模型，输入滚刷图像至yoloV7模型中，将输出结果分为两类，其中，yolov7网络一般由三个部分组成：输入网络，主干网络和输出网络。具体地，输入网络用于对输入的滚刷图像进行预处理，例如，将滚刷图像对齐成640*640大小的待检测滚刷图像，待检测滚刷图像为RGB格式的图像，再将待检测滚刷图像输入到主干网络中，进一步检测待检测滚刷图像中是否包含缠绕物目标，具体地，请参考步骤S2043。

步骤S2043：判断待检测滚刷图像中是否存在缠绕物目标。

具体地，将待检测滚刷图像输入主干网络的模型参数中训练，提取特征信息，判断该特征信息是否为缠绕物目标。

若是，则进入步骤S2045：对待检测滚刷图像进行特征提取。

若否，则进入步骤S2044：控制机器人重新进入清洁工作状态。

具体地，控制机器人重新进入清洁工作状态，并重新检测滚刷的负载电流。

步骤S2045：对待检测滚刷图像进行特征提取。

在本申请实施例中，具体地，将待检测滚刷图像输入主干网络的模型参数中训练，并提取特征信息，再经由输出网络将该特征信息输入到卷积层中的RepVGG Block模型进行训练，获取特征结果，其中，特征结果包括分类信息、前后背景分类信息、边框信息。

步骤S2046：判断是否为胶带类缠绕物。

具体地，根据特征结果判断缠绕物目标是否为胶带类缠绕物，具体地，将特征结果与本地数据集进行比对，确认缠绕物目标是否为透明胶带等强粘连性的胶带类缠绕物。

若是，则转入步骤S2047：控制滚刷急停并告警。

若否，则转入步骤S2048：执行预设的脱困动作。

具体的，预设的脱困动作包括预设的第一脱困模式或第二脱困模式。

请参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种清洁机器人的结构示意图。

如图4所示，该清洁机器人400包括：

主控制器410、驱动器420、以及清扫执行单元430，其中，驱动器420分别与主控制器410以及清扫执行单元430通信连接，例如：驱动器420与主控制器410以及清扫执行单元430通过线缆或无线连接，例如：通过4G、5G、局域网、蓝牙等方式进行通信连接。

主控制器410，用于执行如本申请实施例中所描述的部分或全部机器人的脱困处理方法，其中，主控制器410包括决策系统，该系统基于双ARM处理器的架构实现，主ARM处理器装载非实时性操作系统，用于负责业务调度与机制决策。从ARM处理器装载轻量级实时性操作系统，用于实现任务调度、消息队列管理、软件定时器等功能。

具体地，在本申请实施例中，在进行异物缠绕后，机器人处理动作的判决时，主控制器410会对前端采集到的感知数据进行分析，确认负载电流是否大于预设电流阈值，或确认是否为难以实现脱困的粘黏类异物，例如透明胶带等，若确认是则直接执行停机告警引入人工干预，否则将执行预设的脱困动作，其中，预设的脱困动作基于测试产生，储存在FLASH中，执行时由从ARM处理器中读取。

在本申请实施例中，预设的脱困动作储存在从ARM处理器内嵌FLASH的程序区，用于执行任务调度，并下发给驱动器420的CPU单元。

请再参阅图5，图5是本申请实施例提供的一种主控制器的结构示意图；

如图5所示，该主控制器410包括一个或多个第一处理器411、第二处理器412以及存储器413。其中，图5中以一个处理器411为例。

第一处理器411、第二处理器412和存储器413可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

第一处理器411，用于装载非实时性操作系统，用于实现负责业务调度与机制决策。

第二处理器412，用于装载轻量级实时性操作系统，用于实现任务调度、消息队列管理、软件定时器等功能。

存储器413作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的机器人的脱困处理方法对应的程序指令/模块。第一处理器411、第二处理器412通过运行存储在存储器413中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例提供的机器人的脱困处理方法以及上述装置实施例的各个模块或单元的功能。

存储器413可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器413可选包括相对于第一处理器411、第二处理器412远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至第一处理器411、第二处理器412。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

程序指令/模块存储在存储器413中，当被一个或者多个第一处理器411、第二处理器412执行时，执行上述任意方法实施例中的机器人的脱困处理方法。

本申请实施例的主控制器410以多种形式存在，在执行以上描述的图2所示的各个步骤时，上述主控制器410包括但不限于：微控制单元(Micro controller Unit，MCU)、电路板控制器等控制器。

驱动器420，用于实现上位机协议栈指令到下位机具体脱困动作下发的转换，并将前端传感器的感知数据上传给主控制器410，以及，用于感知是否发生异物缠绕和缠绕异常的二次确认及缠绕物的识别分类，实现滚刷的正反转控制及驱动轮的后退操作。其中，驱动器420包括处理单元421、缠绕检测单元422和脱困执行单元423。

处理单元421，连接缠绕检测单元422以及脱困执行单元423，用于将缠绕检测单元422采集的滚刷的负载电流和滚刷图像上传给主控制器410，以及解析主控制器410下发的任务指令，用以转发任务指令至脱困执行单元423。

缠绕检测单元422，连接处理单元421以及脱困执行单元423，用于采集前端感知数据，实现一种电机负载电流检测，检测到异常时对脱困执行单元423做急停指示，并上报驱动器410的处理单元421进行后处理分析。

脱困执行单元423，连接处理单元421以及缠绕检测单元422，用于下发对应的脱困操作，具体地，脱困执行单元423包括正反转控制电路和转速控制电路，其中，正反转控制电路用于控制滚刷的正转或反转和驱动轮的前进或后退，转速控制电路用于控制滚刷和/或驱动轮的转速。

清扫执行单元430，连接脱困执行单元423，用于执行脱困执行单元423下发的任务指令，以控制机器人进行脱困或急停或告警，其中，清扫执行单元430包括：滚刷/滚刷电机，用于控制滚刷的运动；驱动轮/行走电机，用于控制驱动轮的运动。

其中，处理单元421连接主控制器410、缠绕检测单元422和脱困执行单元423，脱困执行单元423连接处理单元421、缠绕检测单元422以及清扫执行单元430。

在本申请实施例中，第一处理器411对负载电流检测器采集到的负载电流数据进行决策判断，通过机器人自动检测的方式，当检测出滚刷的负载电流大于预设电流阈值时，确认机器人清洁工作状态处于异常状态，此时第二处理器412执行任务调度，向驱动器420的处理单元421下发停机指令，处理单元421将主控制器410协议栈指令传送给脱困执行单元423，脱困执行单元423再传送指令到清扫执行单元430，清扫执行单元430用于完成滚刷的正反转及驱动轮的后退操作，用以完成脱困动作。

需要说明的是，本申请实施例所提供的清洁机器人400的结构示意图，其具体实现及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，结构实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

请参考图6，图6是本申请实施例提供的一种清洁机器人的缠绕检测单元的结构示意图。

如图5所示，该缠绕检测单元422包括：

负载电流检测器4221，集成于驱动器，用于采集滚刷的负载电流，实现检测机器人是否发生异物缠绕；

摄像单元4222，包含一颗内视的监控摄像头，设置于机器人滚刷，用于采集滚刷图像，实现缠绕异常的二次确认及缠绕物的识别分类。

请参考图6，图6是本申请实施例提供的一种清洁机器人的脱困执行单元的结构示意图；

如图6所示，该脱困执行单元423包括：

正反转控制电路4231，具体地，正反转控制电路4231分别与滚刷装置和行走装置相电连接；在本申请实施例中，正反转控制电路4231还包含一块锂电池，与正反转控制电路4231相电连接，正反转控制电路4231实现对滚刷装置和行走装置的电力的输送和分配，进而通过控制正反转控制电路4231实现对机器人滚刷的正转或反转的控制，以及，控制驱动轮的前进或后退。在本申请实施例中，该正反转控制电路4231包括直流电机正反转控制电路、三相异步电动机正反转控制电路等电路。

转速控制电路4232，具体地，转速控制电路4232分别与滚刷装置和行走装置相电连接；在本申请实施例中，转速控制电路4232还包含一块锂电池，与转速控制电路4232相电连接，转速控制电路4232实现对滚刷装置和行走装置的电力的输送和分配，进而通过控制转速控制电路4232实现对机器人滚刷和/或驱动轮的转速的控制。在本申请实施例中，该转速控制电路4232包括步进转速控制电路、PWM直流电机转速控制器电路等电路。

请参考图7，图7是本申请实施例提供的一种清洁机器人的清扫执行单元的结构示意图。

如图7所示，该清扫执行单元430包括：

滚刷431和滚刷电机432，其中，滚刷电机432用于控制滚刷431的运动。

在一些实施例中，机器人内置滚刷装置，包括滚刷、滚刷电机、套管座及支架，支架上设置有两个平行的安装端板，滚刷的两端分别与两个安装端板转动配合在一起，套管座固定在安装端板上，且套管座位于滚刷内，滚刷电机安装在套管座内，滚刷电机的转轴与滚刷配合在一起，滚刷电机用于驱动滚刷转动。

本申请实施例中，清扫执行单元430设置有滚刷431和滚刷电机432，其中，滚刷电机432通过上述套管座等部件安装到了滚刷431内部，从而从滚刷431内部驱动滚刷431转动，从而避免了动力以及传动部件外露，保证了滚刷431转动时速度更加稳定，安全系数更高，不会发生卡死等现象。

清扫执行单元430还包括：驱动轮433和行走电机434，其中，行走电机434用于控制驱动轮433的运动。

在一些实施例中，机器人内置行走装置，包括驱动轮、驱动电机、减速器、驱动环和车轮，通常情况下驱动电机包括电机壳体、驱动组件和转轴，驱动电机的转轴与驱动轮配合在一起，驱动电机用于控制驱动轮转动。

本申请实施例中，清扫执行单元430设置有驱动轮433和行走电机434，行走电机434通过减速器带动驱动轮433转动，实现驱动轮433转动的目的。其中，行走电机434设置于驱动轮433中，使得内部结构设置更加合理，减少空间的占用，从而避免因电机和减速器结构体积较大而难以驱动轮悬挂在机器人上的问题。所述电机外置式驱动轮简单可靠，体积小巧，而且，使用减速器这样使动力输出更加可靠，具有较大扭矩。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种机器人的脱困处理方法，其特征在于，所述机器人包括滚刷和摄像单元，所述方法包括：

在所述滚刷处于清洁工作状态时，若检测到所述滚刷的负载电流大于预设电流阈值，则控制所述摄像单元采集滚刷图像；

根据所述滚刷图像，确定缠绕物类型；

若所述缠绕物类型为非胶带类缠绕物，则控制所述机器人进入第一脱困模式，其中，所述第一脱困模式包括控制所述滚刷以第一预设速度进行反转；

若第一脱困模式执行第一预设时间之后，所述机器人未脱困，则控制所述机器人进入第二脱困模式，其中，所述第二脱困模式包括控制所述滚刷以第二预设速度进行反转，所述第二预设速度大于所述第一预设速度；

若第二脱困模式执行第二预设时间之后，所述机器人未脱困，则确定所述机器人脱困失败，控制所述机器人急停并触发告警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述滚刷图像，确定缠绕物类型，包括：

基于目标检测模型，对所述滚刷图像进行预处理，获取待检测滚刷图像；

若检测到所述待检测滚刷图像中存在缠绕物目标，则对所述缠绕物目标进行特征提取，确定所述缠绕物目标的缠绕物类型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若检测到所述待检测滚刷图像中不存在缠绕物目标，则控制机器人重新进入清洁工作状态，并重新检测所述滚刷的负载电流。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述机器人还包括驱动轮；

所述第一脱困模式包括：

控制所述滚刷以第一预设速度进行反转，并控制所述驱动轮以第一辅助预设速度后退进行辅助反转，其中，所述第一预设速度小于滚刷最大转速，所述第一辅助预设速度小于驱动轮最大转速；

所述第二脱困模式包括：

控制所述滚刷以第二预设速度进行反转，并控制所述驱动轮以第二辅助预设速度后退进行辅助反转，其中，所述第二通预设速度等于滚刷最大转速，所述第二辅助预设速度等于驱动轮最大转速。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一脱困模式执行第一预设时间之后，若检测到所述滚刷的负载电流小于或等于所述预设电流阈值，则确定所述机器人脱困成功；

在所述第二脱困模式执行第二预设时间之后，若检测到所述滚刷的负载电流小于或等于所述预设电流阈值，则确定所述机器人脱困成功。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述缠绕物类型为胶带类缠绕物，则控制所述机器人急停并触发告警。

7.一种机器人，其特征在于，包括：

主控制器，用于执行如权利要求1-6任一项所述的机器人的脱困处理方法；

驱动器，连接所述主控制器，用于执行所述主控制器下发的控制指令；

清扫执行单元，连接所述驱动器，用于执行所述驱动器下发的控制指令，以控制所述机器人进行脱困或急停或告警；

所述清扫执行单元包括：

滚刷；

滚刷电机，用于控制所述滚刷的运动；

驱动轮；

行走电机，用于控制所述驱动轮的运动。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述驱动器包括缠绕检测单元，所述缠绕检测单元包括：

负载电流检测器，集成于所述驱动器，用于采集所述滚刷的负载电流；

摄像单元，用于采集滚刷图像。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述驱动器还包括处理单元和脱困执行单元，包括：

所述处理单元，连接所述主控制器、所述缠绕检测单元和所述脱困执行单元，用于将所述缠绕检测单元采集的滚刷的负载电流和滚刷图像上传给所述主控制器，以及，解析所述主控制器下发的控制指令，以控制所述脱困执行单元；

所述脱困执行单元，连接所述清扫执行单元和缠绕检测单元，用于接收所述缠绕检测单元发送的指令，以控制所述滚刷的运动和所述驱动轮的运动。

10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，

所述脱困执行单元包括：

正反转控制电路，用于控制所述滚刷的正转或反转，以及，控制所述驱动轮的前进或后退；

转速控制电路，用于控制所述滚刷和/或驱动轮的转速。

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