CN111076719A - 移动机器人空转预警方法、存储介质以及移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了移动机器人空转预警方法、移动机器人和存储介质。通过获取移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值，在预设时间内，判断移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生了变化，如果是，则判断该移动机器人被抬起并进行空转预警。上述方法可以及时、有效的确定出移动机器人发生空转，有利于及时进行空转预警。

Description

移动机器人空转预警方法、存储介质以及移动机器人

技术领域

本发明涉及移动机器人领域，尤其涉及移动机器人空转预警方法、存储介质和移动机器人。

背景技术

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，被抬起时会出现打滑空转的现象，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空转的方法。

发明内容

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空转，准确进行空转预警的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了移动机器人空转预警方法、移动机器人以及存储介质。

本发明第一个方面，提供了一种移动机器人空转预警方法，其包括：

获取所述移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值；

在预设时间内，判断所述移动机器人的竖直方向加速度和所述离地高度值是否同时发生变化；

如果同时发生变化，则判断所述移动机器人处于被抬起的状态；

当所述移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。

优选的，所述移动机器人的竖直方向加速度是通过惯性测量单元测得。

优选的，所述移动机器人的离地高度值是通过悬崖传感器测得。

本发明的第二个方面，提供了一种移动机器人空转预警方法，其包括：

获取所述移动机器人在第一时刻的实际边界地图数据；

获取所述移动机器人在第二时刻的实际边界地图数据以及基于所述第一时刻的实际边界地图数据得到的边界地图计算数据；

判断所述移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据是否匹配；

当所述移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据不匹配时，判断在第一时刻至第二时刻对应的时间内，所述移动机器人的竖直方向加速度和所述离地高度值是否同时发生变化；

如果同时发生变化，则判断所述移动机器人处于被抬起的状态；

当所述移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。

优选的，基于所述第一时刻的实际边界地图数据和所述移动机器人在第一时刻至第二时刻对应的时间内的里程计计算位移，得到所述移动机器人在第二时刻的边界地图计算数据。

优选的，所述移动机器人的里程计计算位移是基于码盘提供的车轮运动数据获得。

优选的，基于激光雷达实时采集所述移动机器人的周边环境信息，获取所述移动机器人的实际边界地图数据。

优选的，所述实际边界地图数据为所述移动机器人与所述移动机器人周围障碍物之间的距离。

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空转预警方法，或上述本发明第二个方面提供的移动机器人空转预警方法空转预警。

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空转预警方法，或上述本发明第二个方面提供的移动机器人空转预警方法空转预警。

优选的，所述移动机器人还包括：惯性测量单元、码盘、里程计、悬崖传感器和激光雷达，其中，所述惯性测量单元、里程计、悬崖传感器和激光雷达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竖直方向运动加速度；

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里程计计算位移；

所述悬崖传感器用于测量所述移动机器人的离地高度值；

所述激光雷达用于实时采集所述移动机器人的周边环境信息，以获取所述移动机器人的实际边界地图数据。

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：

(1)通过判断移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生了变化，如果是，则判断该移动机器人被抬起并进行空转预警，可以及时、有效的确定出移动机器人发生空转。

(2)通过激光雷达可以实时采集移动机器人的周边环境信息，获取移动机器人与周围障碍物之间的距离，并将实时采集到的移动机器人的实际边界地图数据与边界地图计算数据进行对比，并结合移动机器人竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生变化来判断移动机器人是否被抬起，能够提高判断移动机器人是否被抬起的准确性，有利于高效确定移动机器人是否发送空转。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

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：

图1示出根据本申请一实施例的一种移动机器人空转预警方法的流程示意图。

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。

图3示出根据本申请另一实施例的一种移动机器人空转预警方法的流程示意图。

图4示出了本申请实施例的移动机器人的路径规划示意图。

具体实施方式

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。

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，被抬起时会出现打滑空转的现象，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空转的方法。

基于此，本发明提供了移动机器人空转预警方法、移动机器人和存储介质。通过获取移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值，在预设时间内，判断移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生了变化，如果是，则判断该移动机器人被抬起并进行空转预警。上述方法可以及时、有效的确定出移动机器人发生空转，有利于及时进行空转预警。

实施例一

参见图1所示，图1为本申请一实施例的一种移动机器人空转预警方法的流程示意图，包括步骤S101和步骤S104。

在步骤S101中，获取移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值。

具体的，该步骤可以为利用惯性测量单元中z轴方向上的加速度计获取移动机器人的竖直方向加速度，另外，还可以通过添加加速度计x，y轴零偏补偿，均衡z轴正负旋转检测对称性，以提高获取加速度的准确性。移动机器人的离地高度值可以为利用悬崖传感器测量移动机器人的离地高度值。

在步骤S102中，在预设时间内，判断移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生变化。

在步骤S103中，如果同时发生变化，则判断移动机器人处于被抬起的状态；如果未同时发生变化，可返回执行步骤S101。

在步骤S104中，当移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。

移动机器人在水平地面上移动时，竖直方向上测得的加速度为零，离地高度值为一恒定值。在遇到路面凹凸不平的情况时，可能测量到移动机器人到地面的离地高度值发生变化，但此时竖直方向加速度并不会改变，而在移动机器人被抬起的过程中，移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值均会发生变化。作为一具体示例，移动机器人从地面抬起的初始阶段，移动机器人由在地面上时竖直方向的加速度为零，变为在竖直向上的方向上有一个加速度，移动机器人在竖直方向上的加速度变大。与此同时，在向上抬起的过程中，移动机器人的离地高度值也在变大。即，移动机器人在抬起过程的初始阶段，移动机器人的数值方向加速度和离地高度值都会发生变化。因此，通过判断在一定时间段内竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生了变化，可以判断出移动机器人是否被抬起。移动机器人在运行过程中如果被抬起，一定会发生空转，通过判断移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生了变化，可以判断出移动机器人是否被抬起，进而可以有效判断出该移动机器人是否发生了空转。

进行空转预警，可以为向移动机器人发送空转预警信号，并同时利用声光报警等方式提醒用户。

以上为本申请实施例提供的一种移动机器人空转预警方法，通过获取移动机器人的竖直方向加速度和移动机器人的离地高度值，在预设时间内，判断移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生了变化，在竖直方向加速度和离地高度值均发生变化时可以确定出该移动机器人被抬起，移动机器人被抬起时，会发生空转，因此可以有效进行空转预警。

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、悬崖传感器24、激光雷达25，以及与存储器20、惯性测量装置21、码盘22、里程计23、悬崖传感器24、激光雷达25连接的控制器26。

其中，惯性测量单元21用于测量移动机器人的竖直方向运动加速度；

码盘22用于采集移动机器人的车轮运动数据；

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，获得移动机器人的里程计计算位移；

悬崖传感器24用于测量移动机器人的离地高度值；

激光雷达25用于实时采集所述移动机器人的周边环境信息，以获取移动机器人的实际边界地图数据。

控制器26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空转预警方法的以下步骤：

获取移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值；

在预设时间内，判断移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生变化；

如果同时发生变化，则判断移动机器人处于被抬起的状态；

当移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。

实施例二

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空转预警方法的流程示意图，包括步骤S301至步骤S306。

在步骤S301中，获取移动机器人在第一时刻的实际边界地图数据。

该步骤可以具体为，利用激光雷达实时采集移动机器人的周边环境信息，获取移动机器人在第一时刻的实际边界地图数据。其中，实际边界地图数据可以为在第一时刻，在移动机器人此时所处高度处采集到的移动机器人与其周围障碍物之间的距离。

另外，实际边界地图数据也可以为在移动机器人与特定方位的障碍物之间的距离。作为示例，参见图4所示，在第一时刻，移动机器人处于位置A，此时利用激光雷达采集周边环境信息，获取到移动机器人距其正前方、正后方、正左方向和正西方向的距离分别为2m、1m、1m和4m。

其中，第一时刻可以为第二时刻之前一定时间段的时刻，在此对第一时刻并不做特别的限定。

在步骤S302中，获取移动机器人在第二时刻的实际边界地图数据以及基于第一时刻的实际边界地图数据得到的边界地图计算数据。

在本申请实施例中，可以利用和步骤S301中相同的方法获取移动机器人在第二时刻的实际边界地图数据，通过激光雷达实时采集的移动机器人的周边环境信息，获取在第二时刻移动机器人的实际边界地图数据。

同时获取移动机器人在第二时刻的边界地图计算数据，其中，边界地图计算数据可以为基于第一时刻的实际边界地图数据和移动机器人在第一时刻至第二时刻对应的时间内的里程计计算位移，计算获得的移动机器人在第二时刻与周围障碍物之间的距离。移动机器人的里程计计算位移是基于码盘提供的车轮运动数据获得，因此，在移动机器人被抬起或其他原因的打滑现象时，基于第一时刻的实际边界地图数据和移动机器人在第一时刻至第二时刻对应的时间内的里程计计算位移得到的边界地图计算数据会和第二时刻的实际边界地图数据有偏差。如此，可以利用基于第一时刻的实际边界地图数据得到的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据进行对比，来判断移动机器人是否发生空转。

参见图4所示，在第一时刻移动处于A位置时，根据路径规划，移动机器人将沿图4中虚线箭头所示方向运动1m，在第二时刻运动到B位置处，根据A位置获取的实际边界地图数据和里程计计算位移，可得在第二时刻B位置处的边界地图计算数据为距正前方、正后方、正左方向和正有方向分别为1m、2m、1m和4m。

在步骤S303中，判断移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据是否匹配。

具体的，以图4为示例，由步骤S302中可知在第二时刻边界地图计算数据为距正前方、正后方、正左方向和正有方向分别为1m、2m、1m和4m，当在第二时刻移动机器人的实际边界地图数据为距其正前方、正后方、正左方向和正西方向的距离分别为2m、1m、1m和4m，很显然和第二时刻的边界地图计算数据不匹配。另外可以看出，在第二时刻的实际边界地图数据和第一时刻的实际边界地图数据相同，可以确定出在第二时刻移动机器人在平行于地面的方向上没有运动，但里程计基于码盘计算的位移发生了变化，可以判断此时移动机器人发生打滑或空转。作为另一具体示例，当在第二时刻移动机器人的实际边界地图数据为距其正前方、正后方、正左方向和正西方向的距离分别为0.5m、1m、1m和4m，此时，移动机器人和第二时刻的边界地图计算数据明显不匹配，并且由正前方和正后方的数据可以看出，此时在移动机器人的正前方出现了障碍物，并且此时移动机器人在水平方向并没有移动，可以判断此时移动机器人发生打滑或在被抬起发生空转。

如果移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据匹配，可返回步骤S302。

在步骤S304中，当移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据不匹配时，判断在第一时刻至第二时刻对应的时间内，移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生变化。

其中，可以利用惯性测量单元中z轴方向上的加速度计获取移动机器人的竖直方向加速度，另外，还可以通过添加加速度计x，y轴零偏补偿，均衡z轴正负旋转检测对称性，以提高获取加速度的准确性。移动机器人的离地高度值可以为利用悬崖传感器测量移动机器人的离地高度值。

在步骤S305中，如果同时发生变化，则判断移动机器人处于被抬起的状态。如果没有同时发生，则无法准确获知移动机器人是否处于被抬起的状态。

在步骤S306中，当移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。

移动机器人在水平地面上移动时，竖直方向上测得的加速度为零，离地高度值为一恒定值。在遇到路面凹凸不平的情况时，可能测量到移动机器人到地面的离地高度值发生变化，但此时竖直方向加速度并不会改变，而在移动机器人被抬起的过程中，移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值均会发生变化。作为一具体示例，移动机器人从地面抬起的初始阶段，移动机器人由在地面上时竖直方向的加速度为零，变为在竖直向上的方向上有一个加速度，移动机器人在竖直方向上的加速度变大。与此同时，在向上抬起的过程中，移动机器人的离地高度值也在变大。即，移动机器人在抬起过程的初始阶段，移动机器人的数值方向加速度和离地高度值都会发生变化。因此，通过在第一时刻至第二时刻内，判断竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生了变化，可以判断出移动机器人是否被抬起。移动机器人在运行过程中如果被抬起，一定会发生空转，通过判断移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生了变化，可以判断出移动机器人是否被抬起，进而可以有效判断出该移动机器人是否发生了空转。

进行空转预警，可以为向移动机器人发送空转预警信号，并同时利用声光报警等方式提醒用户。

以上为本申请实施例提供的一种移动机器人空转预警方法，通过判断移动机器人在第二时刻的实际边界地图数据和基于第一时刻的实际边界地图数据得到的边界地图计算数据是否匹配，当不匹配时，进一步通过判断在第一时刻至第二时刻对应的时间内，移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生变化来判断移动机器人是否被抬起，如果同时发生变化，则判断移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。通过实际边界地图数据和边界地图计算数据是否匹配，结合判断移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生变化，可以高效、准确的判断出移动机器人是否发生空转，从而可以有效的进行空转预警，防止空转现象造成的移动机器人无法完成原始规划路径的问题。

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、悬崖传感器24、激光雷达25，以及与存储器20、惯性测量装置21、码盘22、里程计23、悬崖传感器24、激光雷达25连接的控制器26。

其中，惯性测量单元21用于测量移动机器人的竖直方向运动加速度；

码盘22用于采集移动机器人的车轮运动数据；

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，获得移动机器人的里程计计算位移；

悬崖传感器24用于测量移动机器人的离地高度值；

激光雷达25用于实时采集所述移动机器人的周边环境信息，以获取移动机器人的实际边界地图数据。

控制器26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空转预警方法的以下步骤：

获取移动机器人在第一时刻的实际边界地图数据；

获取移动机器人在第二时刻的实际边界地图数据以及基于第一时刻的实际边界地图数据得到的边界地图计算数据；

判断移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据是否匹配；

当移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据不匹配时，判断在第一时刻至第二时刻对应的时间内，移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生变化；

如果同时发生变化，则判断移动机器人处于被抬起的状态；

当移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。

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空转预警方法的以下步骤：

确定移动机器人的实际位移；

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，判断移动机器人车轮发生空转；

当移动机器人车轮发生空转时，进行空转预警。

或者，

获取移动机器人在第一时刻的实际边界地图数据；

获取移动机器人在第二时刻的实际边界地图数据以及基于第一时刻的实际边界地图数据得到的边界地图计算数据；

判断移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据是否匹配；

当移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据不匹配时，判断在第一时刻至第二时刻对应的时间内，移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值是否同时发生变化；

如果同时发生变化，则判断移动机器人处于被抬起的状态；

当移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种移动机器人空转预警方法，其特征在于，包括：

获取所述移动机器人的竖直方向加速度和离地高度值；

在预设时间内，判断所述移动机器人的竖直方向加速度和所述离地高度值是否同时发生变化；

如果同时发生变化，则判断所述移动机器人处于被抬起的状态；

当所述移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动机器人的竖直方向加速度是通过惯性测量单元测得。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动机器人的离地高度值是通过悬崖传感器测得。

4.一种移动机器人空转预警方法，其特征在于，包括：

获取所述移动机器人在第一时刻的实际边界地图数据；

获取所述移动机器人在第二时刻的实际边界地图数据以及基于所述第一时刻的实际边界地图数据得到的边界地图计算数据；

判断所述移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据是否匹配；

当所述移动机器人的边界地图计算数据与第二时刻的实际边界地图数据不匹配时，判断在第一时刻至第二时刻对应的时间内，所述移动机器人的竖直方向加速度和所述离地高度值是否同时发生变化；

如果同时发生变化，则判断所述移动机器人处于被抬起的状态；

当所述移动机器人处于被抬起的状态，进行空转预警。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述第一时刻的实际边界地图数据和所述移动机器人在第一时刻至第二时刻对应的时间内的里程计计算位移，得到所述移动机器人在第二时刻的边界地图计算数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述移动机器人的里程计计算位移是基于码盘提供的车轮运动数据获得。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，基于激光雷达实时采集所述移动机器人的周边环境信息，获取所述移动机器人的实际边界地图数据。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述实际边界地图数据为所述移动机器人与所述移动机器人周围障碍物之间的距离。

9.一种存储介质，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3中任一项所述的移动机器人空转预警方法，或如权利要求4至6中任一项所述的移动机器人空转预警方法。

10.一种移动机器人，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3中任一项所述的移动机器人空转预警方法，或如权利要求4至8中任一项所述的移动机器人空转预警方法。

11.根据权利要求10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、悬崖传感器和激光雷达，其中，所述惯性测量单元、里程计、悬崖传感器和激光雷达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竖直方向加速度；

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里程计计算位移；

所述悬崖传感器用于测量所述移动机器人的离地高度值；

所述激光雷达用于实时采集所述移动机器人的周边环境信息，以获取所述移动机器人的实际边界地图数据。

Images