移动机器人打滑预警方法、存储介质以及移动机器人
阅读：687发布：2020-05-11
专利汇可以提供移动机器人打滑预警方法、存储介质以及移动机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了移动 机器人 打滑预警方法、 移动机器人 和存储介质。通过确定移动机器人的实际位移，判断在第一预设时间段内移动机器人的 里程计 的计算位移与实际位移之间的差值的绝对值是否大于第一预设 阈值 ，当差值的绝对值大于第一预设阈值时，判断该移动机器人 车轮 发生打滑，当移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。上述方法可以及时、有效的确定出移动机器人发生打滑，有利于及时进行打滑预警。，下面是移动机器人打滑预警方法、存储介质以及移动机器人专利的具体信息内容。
1.一种移动机器人打滑预警方法，其特征在于，包括：
确定所述移动机器人的实际位移；
在第一预设时间内，判断所述移动机器人的里程计的计算位移与所述实际位移之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
当所述差值的绝对值大于第一预设阈值时，判断所述移动机器人车轮发生打滑；
当所述移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述移动机器人的实际位移，包括基于惯性测量单元测得的移动机器人的运动加速度，确定所述移动机器人的实际位移。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动机器人的里程计的计算位移是基于码盘提供的车轮运动数据获得。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述车轮运动数据包括：车轮旋转圈数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一预设阈值为码盘测量的车轮的周长。
6.一种移动机器人打滑预警方法，其特征在于，包括：
确定所述移动机器人的碰撞次数；
在第二预设时间内，判断所述移动机器人的碰撞频率是否大于或等于预设频率；
当所述碰撞频率大于或等于预设频率时，判断在第二预设时间内，所述移动机器人的里程计的计算位移与所述实际位移之间的差值的绝对值是否大于第二预设阈值；
当所述差值的绝对值大于第二预设阈值时，判断所述移动机器人车轮发生打滑；
当所述移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述移动机器人的碰撞次数，包括：
基于碰撞传感器采集的碰撞信号，确定所述移动机器人的碰撞次数。
8.一种存储介质，其特征在于，该存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被控制器执行时能够实现如权利要求1至5中任一项所述的移动机器人打滑预警方法，或如权利要求6至7中任一项所述的移动机器人打滑预警方法。
9.一种移动机器人，其特征在于，包括存储器以及与所述存储器连接的控制器，其中，所述控制器用于执行所述存储器中的计算机程序，所述计算机程序被所述控制器执行时能够实现如权利要求1至5中任一项所述的移动机器人打滑预警方法，或如权利要求6至7中任一项所述的移动机器人打滑预警方法。
10.根据权利要求9所述的移动机器人，其特征在于，所述移动机器人还包括：惯性测量单元、码盘、里程计和碰撞传感器，其中，所述惯性测量单元、里程计和碰撞传感器分别与所述控制器连接，
所述惯性测量单元用于测量所述移动机器人的运动加速度；
所述码盘用于采集所述移动机器人的车轮运动数据；
所述里程计与所述码盘连接，所述里程计基于码盘提供的车轮运动数据，获得所述移动机器人的计算位移；
所述碰撞传感器用于采集所述移动机器人的碰撞信号，以供所述控制器根据碰撞信号确定所述移动机器人的碰撞次数。
移动机器人打滑预警方法、存储介质以及移动机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及移动机器人领域，尤其涉及移动机器人打滑预警方法、存储介质和移动机器人。
背景技术
[0002] 现有的移动机器人被应用于生活的各种场景中，例如，应用于智能家居领域的扫地机器人，其可以根据预先设定好的路径，自动完成室内清扫。现有移动机器人在运动过程中，会受到障碍物等阻挡出现打滑空转等现象，而移动机器人的行驶路径地图的构建通常依据里程计提供的数据，如果不能及时判断出打滑空转的发生，会影响移动机器人后续的运行。因此，急需一种能够有效获知移动机器人发生打滑的方法。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是：现有技术中无法有效、及时获知移动机器人发生打滑，准确进行打滑预警的问题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了移动机器人打滑预警方法、移动机器人以及存储介质。
[0005] 本发明第一个方面，提供了一种移动机器人打滑预警方法，其包括：
[0006] 确定所述移动机器人的实际位移；
[0007] 在第一预设时间内，判断所述移动机器人的里程计的计算位移与所述实际位移之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
[0009] 当所述移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
[0010] 优选的，确定所述移动机器人的实际位移，包括
[0011] 基于惯性测量单元测得的移动机器人的运动加速度，确定所述移动机器人的实际位移。
[0012] 优选的，所述移动机器人的里程计的计算位移是基于码盘提供的车轮运动数据获得。
[0013] 优选的，所述车轮运动数据包括：车轮旋转圈数。
[0014] 优选的，所述第一预设阈值为码盘测量的车轮的周长。
[0015] 本发明的第二个方面，提供了一种移动机器人打滑预警方法，其包括：
[0016] 确定所述移动机器人的碰撞次数；
[0017] 在第二预设时间内，判断所述移动机器人的碰撞频率是否大于或等于预设频率；
[0018] 当所述碰撞频率大于或等于预设次数时，判断在第二预设时间段内，所述移动机器人的里程计的计算位移与所述实际位移之间的差值的绝对值是否大于第二预设阈值；
[0019] 当所述差值的绝对值大于第二预设阈值时，判断所述移动机器人车轮发生打滑；
[0020] 当所述移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
[0021] 优选的，确定所述移动机器人的碰撞次数，包括：
[0023] 本发明的第三个方面，提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时能够实现上述本发明第一个方面提供的移动机器人打滑预警方法，或上述本发明第二个方面提供的移动机器人打滑预警方法。
[0024] 本发明的第四个方面，提供了一种移动机器人，包括存储器以及与所述存储器连接的控制器，其中，所述控制器用于执行所述存储器中的计算机程序，所述计算机程序被所述控制器执行时能够实现上述本发明第一个方面提供的移动机器人打滑预警方法，或上述本发明第二个方面提供的移动机器人打滑预警方法。
[0025] 优选的，所述移动机器人还包括：惯性测量单元、码盘、里程计和碰撞传感器，其中，所述惯性测量单元、里程计和碰撞传感器分别与所述控制器连接，
[0026] 所述惯性测量单元用于测量所述移动机器人的运动加速度；
[0027] 所述码盘用于采集所述移动机器人的车轮运动数据；
[0028] 所述里程计与所述码盘连接，所述里程计基于码盘提供的车轮运动数据，获得所述移动机器人的计算位移；
[0029] 所述碰撞传感器用于采集所述移动机器人的碰撞信号，以供所述控制器根据碰撞信号确定所述移动机器人的碰撞次数。
[0030] 与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0031] 应用本发明的移动机器人打滑预警方法，通过确定移动机器人的实际位移与里程计的计算位移，判断在第一预设时间内移动机器人的里程计的计算位移与实际位移的差值的绝对值是否大于预设阈值，如果是，则判断该移动机器人车轮发生打滑，进行打滑预警，上述方法可以及时、有效的确定出移动机器人发生打滑，有利于及时进行打滑预警。附图说明
[0032] 通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其中所包括的附图是：
[0033] 图1示出根据本申请一实施例的一种移动机器人打滑预警方法的流程示意图。
[0034] 图2示出根据本申请一实施例的一种移动机器人的结构示意图。
[0035] 图3示出根据本申请另一实施例的一种移动机器人打滑预警方法的流程示意图。
具体实施方式
[0036] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方法，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0037] 在现有技术中，移动机器人被应用于生活的各种场景中，例如，应用于智能家居领域的扫地机器人，其可以根据预先设定好的路径，自动完成室内清扫。现有移动机器人在运动过程中，会受到障碍物等阻挡出现打滑空转等现象，而移动机器人的行驶路径地图的构建通常依据里程计提供的数据，如果不能及时判断出打滑空转的发生，会影响移动机器人后续的运行。因此，急需一种能够有效获知移动机器人发生打滑的方法。
[0038] 基于此，本发明提供了移动机器人打滑预警方法、移动机器人和存储介质。通过确定移动机器人的实际位移与里程计的计算位移，在第一预设时间内，判断移动机器人的里程计的计算位移与实际位移的差值的绝对值是否大于预设阈值，如果是，则判断该移动机器人车轮发生打滑，进行打滑预警。上述方法可以及时、有效的确定出移动机器人发生打滑，有利于及时进行打滑预警。
[0039] 实施例一
[0040] 参见图1所示，图1示出了本申请实施例提供的一种移动机器人打滑预警方法的流程示意图，包括步骤S101和步骤S104。
[0041] 在步骤S101中，确定移动机器人的实际位移。
[0042] 该步骤可以具体为，基于惯性测量单元测得的移动机器人的运动加速度，确定该移动机器人的实际位移。其中，惯性测量单元imu一般包含三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪，通过对利用惯性测量单元的加速度计测得的加速度进行二次积分，就可以获取到移动机器人在空间的位移。具体的，在该步骤中惯性测量单元可以以100hz/s的采样频率进行采样，基于惯性测量单元建立三维坐标系，可以在平行于地面的平面内建立x轴和y轴，垂直于地平面的方向作为y轴。在利用惯性测量单元中三轴方向上的加速度计采集数据时，可以通过添加加速度计能够较大程度的滤掉由于旋转引入的向心加速度耦合在x轴和y轴方向的噪声。另外，还可以添加加速度计低通滤波，滤掉高频噪声，降低尖峰数据可能引入的误判概率，从而可以有效提高测得的实际位移的准确性。因惯性测量单元是根据移动机器人自身运动加速度来计算位移，而在发生打滑的情况下，移动机器人的速度基本不变，加速度可以近似为零，在打滑阶段的位移变化很小，则根据惯性测量单元获取的移动机器人的实际位移Limu，可以相当于移动机器人实际发生的位移。
[0043] 在步骤S102中，在第一预设时间内，判断移动机器人的里程计的计算位移与实际位移之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值。
[0044] 其中，移动机器人的里程计的计算位移是基于码盘提供的车轮运动数据获得的，车轮运动数据可以为车轮转过的角度或者旋转的圈数。作为一示例，里程计可以根据设置于机器人左右车轮上的两个码盘反馈的车轮旋转的圈数以及车轮的周长计算出移动机器人的计算位移Lido，其中码盘可以采用和惯性测量单元相同的采样频率进行采样。因在发生打滑的情况下，轮子依旧会转动，因此里程计测得的位移仍会发生变化，在相同时间段内，里程计测得的计算位移Lido和移动机器人的实际位移Limu并不相同。
[0045] 在步骤S103中，当差值的绝对值大于第一预设阈值时，判断移动机器人车轮发生打滑；当差值的绝对值小于等于第一预设阈值时，可返回执行步骤S101。
[0046] 在步骤S104中，当移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
[0047] 因移动机器人在发生打滑时，利用惯性测量单元测得的移动机器人的实际位移Limu和利用里程计计算得到的里程计计算位移Lido不相同。计算在第一预设时间段内，移动机器人的实际位移与里程计的计算位移的差值的绝对值：
[0048] ΔL＝|Limu-Lido|
[0049] 通过判断该ΔL是否大于预设阈值来判断移动机器人是否发生了车轮打滑，在该绝对值大于预设阈值时，则可以判断车轮发生了打滑。
[0050] 其中，作为判断依据的预设阈值可以根据多次试验或经验选取，作为一示例，预设阈值可以为码盘测量的车轮的周长L0，当实际位移和里程计计算位移的差值的绝对值ΔL＞L0时，可以判断移动机器人发生了打滑，另外，预设阈值也可以为大于车轮的周长的数值，例如，可以选预设阈值为2L0，预设阈值选择大于车轮周长，可以避免误差，提高了打滑预警的有效性。
[0051] 车轮发生打滑，进行打滑预警，可以为向移动机器人发送打滑预警信号，并同时利用声光报警等方式提醒用户。
[0052] 以上为本申请实施例一提供的一种移动机器人打滑预警方法，通过获取移动机器人的实际位移与里程计基于码盘提供的车轮运动数据获取到的计算位移，在第一预设时间内，判断实际位移与里程计的计算位移的差值的绝对值是否大于预设阈值，根据发生打滑时实际位移与里程计的计算位移会随着发生打滑时间的积累有明显的差别，可以在实际位移与里程计计算位移的差值的绝对值大于预设阈值时，判断移动机器人车轮发生了打滑并进行打滑预警，从而可以有效、及时的获知打滑的发生。
[0053] 相应的，本申请还提供了一种移动机器人。参见图2所示，该移动机器人包括存储器20、惯性测量装置21、码盘22、里程计23和碰撞传感器24，以及与存储器20、惯性测量装置21、码盘22、里程计23和碰撞传感器24连接的控制器25。
[0054] 其中，惯性测量单元21用于测量移动机器人的运动加速度；
[0055] 码盘22用于采集移动机器人的车轮运动数据；
[0056] 里程计23与码盘22连接，里程计23基于码盘22提供的车轮运动数据，获得移动机器人的计算位移；
[0057] 碰撞传感器24用于采集移动机器人的碰撞信号，以供控制器根据碰撞信号确定移动机器人的碰撞次数。
[0059] 码盘22可以设置在移动机器人靠前侧的左右两个车轮上，其中，前侧是指移动机器人运行时朝向运行方向的一侧。
[0060] 控制器25用于执行存储器20中的计算机程序，该计算机程序被执行时，能够实现移动机器人打滑预警方法的以下步骤：
[0061] 确定移动机器人的实际位移；
[0062] 在第一预设时间内，判断移动机器人的里程计的计算位移与实际位移之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
[0063] 当差值的绝对值大于第一预设阈值时，判断移动机器人车轮发生打滑；
[0064] 当移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
[0065] 实施例二
[0066] 参见图3所示，图3为本申请另一实施例的一种移动机器人打滑预警方法的流程示意图，包括步骤S301至步骤S305。
[0067] 在步骤S301中，确定移动机器人的碰撞次数。
[0068] 该步骤可以具体为，利用设置于移动机器人前端两侧的碰撞传感器，通过对获取的碰撞信号做桥接输出、分析确定出一定时间段内移动机器人的碰撞次数，其中，移动机器人前端是指在运行时，移动机器人朝向运动方向的一侧，利用两侧的碰撞传感器可以高效的获取到移动机器人的碰撞信号。
[0069] 在步骤S302中，在第二预设时间内，判断移动机器人的碰撞频率是否大于或等于预设频率。当碰撞频率大于或等于预设频率时，执行步骤S303；当碰撞频率小于预设频率时，可以返回执行步骤S301。
[0070] 具体的，移动机器人在移动过程中，如果在一定时间段内发生多次碰撞，则该移动机器人发生打滑的概率较大，因此通过判断在第二预设时间段内，移动机器人的碰撞频率是否大于或等于预设频率，在碰撞频率大于或等于预设频率时，可以向控制器发送相应信号，结合移动机器人的其他传感器获取的数据进行判断是否发生打滑。作为一具体示例，设置第二预设时间段为2秒，预设频率为3次/秒。在移动机器人运行过程中，获取到移动机器人在2秒内发生了8次碰撞，碰撞频率大于预设频率，此时，移动机器人车轮很可能发生了打滑。通过判断移动机器人的碰撞频率是否大于或等于预设频率，可以预测是否发生打滑，有利于在进行打滑预警时，综合多种情况进行判断是否发生打滑，提高了打滑预警的有效性。
[0071] 其中，碰撞频率可以为根据单个碰撞传感器确定的碰撞次数，计算碰撞频率。当有移动机器人上搭载有多个碰撞传感器时，可以利用多个碰撞传感器在第二预设时间内总共获取到的碰撞次数，计算碰撞频率。
[0072] 在步骤S303中，判断在第二次预设时间内，移动机器人的里程计的计算位移与实际位移之间的差值的绝对值是否大于第二预设阈值。当差值的绝对值大于第二阈值时，执行步骤S304；当差值的绝对值小于等于第二阈值时，判断移动机器人车轮未发生打滑。
[0073] 在步骤S304中，当差值的绝对值大于第二阈值时，判断移动机器人车轮发生打滑。
[0074] 步骤S303可以和实施例一中的步骤S102相同，移动机器人的实际位移可以为基于惯性测量单元测得的移动机器人的运动加速度，确定该移动机器人的实际位移Limu。移动机器人的里程计的计算位移Lido是基于码盘提供的车轮运动数据获得的，车轮运动数据可以为车轮转过的角度或者旋转的圈数。计算在第一预设时间段内，移动机器人的实际位于与里程计的计算位移的差值的绝对值：
[0075] ΔL＝|Limu-Lido|
[0076] 通过判断该ΔL是否大于预设阈值来判断移动机器人是否发生了车轮打滑，在该绝对值大于第二预设阈值时，则可以判断车轮发生了打滑。
[0077] 在步骤S305中，当移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
[0078] 进行打滑预警，可以为向移动机器人发送打滑预警信号，并同时利用声光报警等方式提醒用户。
[0079] 以上为本申请实施例二提供的一种移动机器人打滑预警的方法，该方法通过获取移动机器人的碰撞次数，在第二预设时间内，判断移动机器人的碰撞频率是否大于或等于预设频率，当碰撞频率大于或等于预设频率时，移动机器人很可能发生了打滑，通过结合该时间内获取的移动机器人的实际位移和里程计的计算位移，可以进一步判断移动机器人车轮是否发生了打滑。通过获取的碰撞次数结合移动机器人的实际位移和里程计的计算位移，可以综合考虑到移动机器人的运行状态，有利于提高判断打滑发生的有效性。
[0080] 相应的，本申请还提供了一种移动机器人。参见图2所示，该移动机器人包括：存储器20、惯性测量装置21、码盘22、里程计23、碰撞传感器24，以及与存储器20、惯性测量装置21、码盘22、里程计23和碰撞传感器24连接的控制器25。
[0081] 其中，惯性测量单元21用于测量移动机器人的运动加速度；
[0082] 码盘22用于采集移动机器人的车轮运动数据；
[0083] 里程计23与码盘22连接，里程计23基于码盘22提供的车轮运动数据，获得移动机器人的计算位移；
[0084] 碰撞传感器24用于采集移动机器人的碰撞信号，以供控制器根据碰撞信号确定移动机器人的碰撞次数。
[0085] 碰撞传感器24可以为设置在靠移动机器人前侧的左右两端，其中，移动机器人前侧是指移动机器人在运行过程中，面向运行方向的一侧。
[0086] 控制器25用于执行存储器20中的计算机程序，该计算机程序被执行时，能够实现移动机器人打滑预警方法的以下步骤：
[0087] 确定移动机器人的碰撞次数；
[0088] 在第二预设时间内，判断移动机器人的碰撞频率是否大于或等于预设频率；
[0089] 当碰撞频率大于或等于预设频率时，判断在第二预设时间内，移动机器人的里程计的计算位移与实际位移之间的差值的绝对值是否大于第二预设阈值；
[0090] 当差值的绝对值大于第二预设阈值时，判断移动机器人车轮发生打滑；
[0091] 当移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
[0092] 本申请的另一个方面，提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被控制器执行时能够实现移动机器人打滑预警方法的以下步骤：
[0093] 确定移动机器人的实际位移；
[0094] 在第一预设时间内，判断移动机器人的里程计的计算位移与实际位移之间的差值的绝对值是否大于第一预设阈值；
[0095] 当差值的绝对值大于第一预设阈值时，判断移动机器人车轮发生打滑；
[0096] 当移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
[0097] 或者，确定移动机器人的碰撞次数；
[0098] 在第二预设时间内，判断移动机器人的碰撞频率是否大于或等于预设频率；
[0099] 当碰撞频率大于或等于预设频率时，判断在第二预设时间内，移动机器人的里程计的计算位移与实际位移之间的差值的绝对值是否大于第二预设阈值；
[0100] 当差值的绝对值大于第二预设阈值时，判断移动机器人车轮发生打滑；
[0101] 当移动机器人车轮发生打滑时，进行打滑预警。
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