设备以及运动状态检测方法技术

本发明专利技术提供一种具备轮状物和运动状态检测装置的设备。所述轮状物能够围绕所述轮状物的圆心轴在第一方向上进行转动，所述运动状态检测装置用于检测所述轮状物的实际运动状态，其中，所述运动状态检测装置包括：光发射器，向所述轮状物的第一侧面射出发射光线，其中在所述第一侧面上设置编码图案，所述编码图案在所述轮状物转动时与所述轮状物一起转动；光探测器，对所述轮状物上的被所述发射光线照射的第一区域进行拍摄，获得所述第一区域的图像数据；以及处理器，根据所述编码图案与所述图像数据，获得所述轮状物在第一方向上的实际转动相关的数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具备轮状物的设备，特别是涉及一种能够检测轮状物的运动状态的设备。
技术介绍
近年，随着GPS导航以及自动驾驶等技术的发展，利用运动指令控制具备轮状物的汽车、智能机器人、智能平板车等设备行驶的技术获得了很大的推进。通过运动指令对设备的轮状物的转动量/转向角进行控制，从而实现对设备行驶情况(速度、路线、位置等)的控制。但是，由于机械误差、摩擦力、地面状况变化等因素，运动指令的转动量/转向角与轮状物的实际的转动量/转向角之间难免存在误差，预设的行驶路线与实际的行驶轨迹之间的误差会随着行驶距离进一步加大，高时效且精确地控制设备的行驶情况变得困难。
技术实现思路
鉴于上述的问题，专利技术人想到采用光学的运动状态检测装置来实时地对轮状物的实际运动状态进行检测并校正，从而能够弥补因转动量/转向角的误差而导致的行驶偏差。根据本专利技术的一个方面，提供一种设备。所述设备具备轮状物和运动状态检测装置，所述轮状物能够围绕所述轮状物的圆心轴在第一方向上进行转动，所述运动状态检测装置用于检测所述轮状物的实际运动状态，其中，所述运动状态检测装置包括：光发射器，向所述轮状物的第一侧面射出发射光线，其中在所述第一侧面上设置编码图案，所述编码图案在所述轮状物转动时与所述轮状物一起转动；光探测器，对所述轮状物上的被所述发射光线照射的第一区域进行拍摄，获得所述第一区域的图像数据；以及处理器，根据所述编码图案与所述图像数据，获得所述轮状物在第一方向上的实际转动相关的数据。上述的设备的特征在于，所述处理器根据所述图像数据，确定位于所述第一区域内的拍摄图案，通过对所述拍摄图案与所述编码图案进行对比，得 到所述轮状物的所述第一方向的转动情况，从而计算所述轮状物在所述第一方向上的实际转动量R，其中，所述编码图案储存在所述运动状态检测装置的存储器中。上述的设备的特征在于，所述编码图案被设置为预定尺寸以上的任意区域内的图案均是唯一的图案，其中，所述预定尺寸小于或等于所述第一区域的尺寸，在对所述拍摄图案与所述编码图案进行对比时，所述处理器能够确定所述第一区域在所述编码图案上的位置，根据所述第一区域的位置变化，计算所述轮状物在所述第一方向上的实际转动量R。上述的设备的特征在于，所述轮状物能够围绕所述轮状物的直径轴在第二方向上进行转向，所述运动状态检测装置还包括：光调制器，对所述发射光线进行调制，以使所述发射光线的强度按特定模式在时间上变化，其中，所述发射光线的调制信息存储在所述存储器中，其中，所述处理器根据所述发射光线的调制信息与所述图像数据，获得所述轮状物在第二方向上的实际转向相关的数据。上述的设备的特征在于，其中，所述处理器通过比较预定时间内所述发射光线的强度变化与所述图像数据的预定位置的亮度变化，获得从所述发射光线被所述光发射器射出直到所述发射光线被所述光探测器接收为止的时间差ΔT，根据所述时间差ΔT来计算光路长度L。上述的设备的特征在于，所述光发射器和所述光探测器被安装在与所述轮状物连接的车轴的不同位置上，所述光发射器和所述光探测器的位置在所述车轴上具有预设的第一距离ΔX，由所述光发射器射出的所述发射光线与所述车轴之间具有预设的夹角θ，所述光发射器到所述轮状物与所述车轴的连接点具有预设的第二距离S，所述处理器根据所述光路长度L、所述第一距离ΔX以及所述夹角θ，计算所述第一区域内的所述预定位置，并且，根据所述预定位置和所述第二距离S来计算所述轮状物在所述第二方向上的实际转向角度α。上述的设备的特征在于，所述设备还具备：运动控制器，根据来自所述处理器的运动指令，控制所述轮状物进行运动，其中，所述运动指令包含指令转动量R1和指令转向角度α1，所述处理器根据所述实际转动量R和所述实际转向角度α，指示所述运动控制器对所述设备的行驶状态进行校正。上述的设备的特征在于，在对所述设备的行驶状态进行校正时，所述处 理器根据所述实际转动量R与所述指令转动量R1之间的差值、和所述实际转向角度α与所述指令转向角度α1之间的差值，对所述运动控制器指示校正后的所述指令转动量R1和校正后的所述指令转向角度α1，所述运动控制器根据校正后的所述指令转动量R1和校正后的所述指令转向角度α1，控制所述轮状物进行运动。上述的设备的特征在于，在对所述设备的行驶状态进行校正时，所述处理器根据所述实际转动量R和所述实际转向角度α来确定所述设备的实际行驶轨迹，根据所述实际行驶轨迹与预设行驶路线之间的误差，指示所述运动控制器对所述轮状物的运动状态进行校正，以使所述设备能够按所述预设行驶路线进行行驶。上述的设备的特征在于，所述运动状态检测装置还包括：地面状况记录器，根据所述运动指令和所述实际运动状态，对所述轮状物的所在位置的地面状况进行记录，当所述设备在地面上行驶时，所述处理器基于所述地面状况以及所述预设行驶路线，对所述运动控制器指示所述运动指令。上述的设备的特征在于，所述运动状态检测装置还包括：背景光过滤器，对由所述光探测器拍摄得到的所述图像数据中的背景光成分进行过滤。根据本专利技术的一个实施方式，提供一种运动状态检测方法。所述运动状态检测方法用于检测轮状物的实际运动状态，所述轮状物能够围绕所述轮状物的圆心轴在第一方向上进行转动。所述运动状态检测方法包含：通过光发射器向所述轮状物的第一侧面射出发射光线，其中在所述第一侧面上设置编码图案，所述编码图案在所述轮状物转动时与所述轮状物一起转动；通过光探测器对所述轮状物上的被所述发射光线照射的第一区域进行拍摄，获得所述第一区域的图像数据；以及根据所述编码图案与所述图像数据，获得所述轮状物在第一方向上的实际转动相关的数据。根据本专利技术的设备以及运动状态检测方法，提供了一种对设备的轮状物的运动状态的检测以及控制的技术方案。利用光学的检测方法能够高时效且精确地检测轮状物的实际运动状态。通过实时地对轮状物的实际的转动量/转向角进行检测并校正，从而能够校正因转动量/转向角的误差导致的运动轨迹偏差。此外，根据运动指令和实际运动状态，对轮状物的所在位置的地面状况进行记录，基于地面状况以及预设行驶路线，能够更加精确地控制设备的行驶。附图说明图1A至图1B是表示设备的轮状物的运动状态的示意图。图2是表示本专利技术的一个实施例中的设备的功能框图。图3是表示在设备中各部件设置方式的一例的示意图。图4是表示对轮状物的运动状态进行检测时的光路的示意图。图5是表示检测轮状物在第一方向上的转动量的原理图。图6是表示对于轮状物在第一方向上的转动量的运动状态检测方法的流程图。图7是表示检测轮状物在第二方向上的转向角度的原理图。图8是表示对于轮状物在第二方向上的转向角度的运动状态检测方法的流程图。图9是表示设备在不同的地面状况行驶的示意图。具体实施方式以下，参照附图来说明本专利技术的具体实施方式。提供以下参照附图的描述，以帮助对由权利要求及其等价物所限定的本专利技术的示例实施方式的理解。其包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的。而且，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。在这里，本专利技术涉及的设备可以是具备自动行驶功能的汽车、智能机器人、智能平板车等设备。设备根据由处理器或远程服务器发出的运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其具备轮状物和运动状态检测装置，所述轮状物能够围绕所述轮状物的圆心轴在第一方向上进行转动，所述运动状态检测装置用于检测所述轮状物的实际运动状态，其中，所述运动状态检测装置包括：光发射器，向所述轮状物的第一侧面射出发射光线，其中在所述第一侧面上设置编码图案，所述编码图案在所述轮状物转动时与所述轮状物一起转动；光探测器，对所述轮状物上的被所述发射光线照射的第一区域进行拍摄，获得所述第一区域的图像数据；以及处理器，根据所述编码图案与所述图像数据，获得所述轮状物在第一方向上的实际转动相关的数据。

【技术特征摘要】
1.一种设备，其具备轮状物和运动状态检测装置，所述轮状物能够围绕所述轮状物的圆心轴在第一方向上进行转动，所述运动状态检测装置用于检测所述轮状物的实际运动状态，其中，所述运动状态检测装置包括：光发射器，向所述轮状物的第一侧面射出发射光线，其中在所述第一侧面上设置编码图案，所述编码图案在所述轮状物转动时与所述轮状物一起转动；光探测器，对所述轮状物上的被所述发射光线照射的第一区域进行拍摄，获得所述第一区域的图像数据；以及处理器，根据所述编码图案与所述图像数据，获得所述轮状物在第一方向上的实际转动相关的数据。2.如权利要求1所述的设备，其中，所述处理器根据所述图像数据，确定位于所述第一区域内的拍摄图案，通过对所述拍摄图案与所述编码图案进行对比，得到所述轮状物的所述第一方向的转动情况，从而计算所述轮状物在所述第一方向上的实际转动量R，其中，所述编码图案储存在所述运动状态检测装置的存储器中。3.如权利要求2所述的设备，其中，所述编码图案被设置为预定尺寸以上的任意区域内的图案均是唯一的图案，其中，所述预定尺寸小于或等于所述第一区域的尺寸，在对所述拍摄图案与所述编码图案进行对比时，所述处理器能够确定所述第一区域在所述编码图案上的位置，根据所述第一区域的位置变化，计算所述轮状物在所述第一方向上的实际转动量R。4.如权利要求3所述的设备，其中，所述轮状物能够围绕所述轮状物的直径轴在第二方向上进行转向，所述运动状态检测装置还包括：光调制器，对所述发射光线进行调制，以使所述发射光线的强度按特定模式在时间上变化，其中，所述发射光线的调制信息存储在所述存储器中，其中，所述处理器根据所述发射光线的调制信息与所述图像数据，获得所述轮状物在第二方向上的实际转向相关的数据。5.如权利要求4所述的设备，其中，所述处理器通过比较预定时间内所述发射光线的强度变化与所述图像数据的预定位置的亮度变化，获得从所述发射光线被所述光发射器射出直到所述发射光线被所述光探测器接收为止的时间差△T，根据所述时间差△T来计算光路长度L。6.如权利要求5所述的设备，其中，所述光发射器和所述光探测器被安装在与所述轮状物连接的车轴的不同位置上，所述光发射器和所述光探测器的位置在所述车轴上具有预设的第一距离△X，由所述光发射器射出的所述发射光线与所述车轴之间具有预设的夹角θ，所述光发射器到所述轮状物与所述车轴的连接点具有预设的第二距离S，所述处理器根据所述光路长度L、所述第一距离△X以及所述夹角θ，计算所述第一区域内的所述预定位置，并且，根据所述预定位置和所述第二距离S来计算所述轮状物在所述第二方向上的实际转向角度α。7.如权利要求6所述的设备，其中，所述设备还具备：运动控制器，根据来自所述处理器的运动指令，控制所述轮状物进行运动，其中，所述运动指令包含指令转动量R1和指令转向角度α1，所述处理器根据所述实际转动量R和所述实际转向角度α，指示所述运动控制器对所述设备的行驶状态进行校正。8.如权利要求7所述的设备，其中，在对所述设备的行驶状态进行校正时，所述处理器根据所述实际转动量R与所述指令转动量R1之间的差值、和所述实际转向角度α与所述指令转向角度α1之间的差值，对所述运动控制器指示校正后的所述指令转动量R1和校正后的所述指令转向角度α1，所述运动控制器根据校正后的所述指令转动量R1和校正后的所述指令转向角度α1，控制所述轮状物进行运动。9.如权利要求7所述的设备，其中，在对所述设备的行驶状态进行校正时，所述处理器根据所述实际转动量R和所述实际转向角度α来确定所述设备的实际行驶轨迹，根据所述实际行驶轨迹与预设行驶路线之间的误差，指示所述运动控制器对所述轮状物的运动状态进行校正，以使所述设备能够按所述预设行驶路线进行行驶。10.如权利要求7-9所述的设备，其中，所述运动状态检测装置还包括：地面状况记录器，根据所述运动指令和所述实际运动状态，对所述轮状物的所在位置的地面状况进行记录，当所述设备在地面上行驶时，所述处理器基于所述地面状况以及所述预设行驶路线，对所述运动控制器指示所述运动指令。11.如权利要求10所述的设备，其中，所述运动状态检测装置还包括：背景光过滤器，对由所述光探测器拍摄得到的所述图像数据中的背景光成分进行过滤。12.一种运动状态检测方法，用于检测轮状物的实...

【专利技术属性】
技术研发人员：石彬，
申请(专利权)人：联想北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11