一种机器人运动地毯偏移的识别方法、芯片及清洁机器人技术

本发明专利技术公开一种机器人运动的地毯偏移的识别方法、芯片及清洁机器人，包括，根据每隔第一预设时间传感器的感测数据融合计算机器人当前位置坐标，然后根据机器人当前位置与初始位置的相对位置关系计算机器人相对于所述预设方向的偏移量，再进行累加得到偏移统计值；通过计算第二预设时间内位置坐标的采集次数来求平均得到偏移平均值，再根据所述偏移平均值确定机器人偏离所述预设方向的情况。所述识别方法提高检测地毯偏移方向和偏移幅度的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人运动地毯偏移的识别方法、芯片及清洁机器人
本专利技术涉及机器人检测控制领域，具体涉及一种机器人运动地毯偏移方向和幅度的识别方法、芯片及清洁机器人。
技术介绍
基于惯性导航的机器人导航回充电座时都是基于全局的栅格地图进行，这种方式都是假设全局地图是比较精准的情况，然而，许多常规的自主式机器人未适当地或精确地确定机器人位置和/或姿势并且未适当地控制机器人的移动，从而不能确保机器人停留在给定路线上和/或达到指定位置和/或姿势，导致机器人的位置计算结果出错，例如，自主式清洁设备的轨迹可能会通过地毯纹理的影响而受到干扰。地毯纹理对对象的运动的作用可以被称为地毯偏移。地毯偏移可以由具有幅度和方向二者的地毯偏移矢量表示。地毯偏移矢量可以是地毯的属性。当机器人在铺有地毯的环境中航行时，机器人的运动不仅仅受到摩擦力的推动作用，而且受到地毯施加给机器人的作用力影响。基于机器人相对于地毯纹理的运动，机器人的驱动轮可以使地毯纤维竖起或倒下。特别地，当纤维沿地毯纹理倒下时，地毯可以沿地毯纹理的方向推动或引导机器人。如图3所示，左侧的机器人1朝着箭头方向C运动过程中，机器人1的驱动轮A受到摩擦力f11的推动作用，并且地毯纤维施加给机器人1的驱动轮A向内作用力F11，使得机器人1受到摩擦力f11和向内作用力F11的合力F12作用而在运动过程中偏离箭头方向C；如图3所示，右侧的机器人2朝着箭头方向C运动过程中，机器人2的驱动轮B受到摩擦力f21的推动作用，并且地毯纤维施加给机器人2的驱动轮B向外作用力F21，使得机器人2受到摩擦力f21和向内作用力F21的合力F22作用而在运动过程中偏离箭头方向C。因此，在机器人通过地毯时，位置估计误差可能会随时间累积，机器人可能无法建立准确的环境地图或者可能无法有效、准确和/或安全地航行于环境中，从而不能用于执行任务例如真空除尘。一般业界会考虑使用光流传感器来消除地毯的影响。虽然光流传感器保证了机器人的位置准确性，但是不能保证机器人运动规律性跟消除地毯的方向各异性的影响。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种机器人运动地毯偏移方向和幅度的识别方法、芯片及清洁机器人，其技术方案如下：一种机器人运动的地毯偏移的识别方法，机器人在地毯表面从初始位置开始作直线运动，其中，机器人感测的坐标都需要转换到全局坐标系下，该识别方法包括：步骤S1、确定机器人在地毯表面上作直线运动的一个预设方向，该预设方向为全局坐标系的预设坐标轴正方向，同时记录机器人的初始位置坐标和初始时刻，并进入步骤S2；步骤S2、每间隔第一预设时间将光流传感器感测的数据和同一时间内码盘感测的数据进行融合计算，得到机器人的当前位置坐标，对应地毯上机器人的驱动轮前进的实际路程，并进入步骤S3；步骤S3、根据机器人当前位置坐标与初始位置坐标的相对位置关系，计算机器人当前运动方向相对于所述预设方向的偏移量，再进行累加得到偏移统计值，然后进入步骤S4；其中偏移量为机器人当前位置与所述预设方向所在直线的垂直距离；步骤S4、判断记录得到的当前时刻与所述初始时刻的差值是否大于第二预设时间，是则进入步骤S5，否则返回步骤S2；步骤S5、基于第一预设时间的感测数据的时间间隔，计算第二预设时间内机器人的位置坐标的采集次数，然后使用所述偏移统计值对采集次数求平均得到偏移平均值，作为地毯偏移量，并进入步骤S6；步骤S6、根据所述偏移平均值确定机器人当前运动方向偏离所述预设方向的状态，其中，所述偏移平均值的正负与所述全局坐标系上机器人偏离的坐标轴方向相关，所述偏移平均值的数值大小确定机器人当前运动方向偏离所述预设方向的幅度；其中，所述偏移量、所述偏移统计值和所述采集次数在所述初始时刻都初始化为零；第一预设时间是每次融合计算的时间；第二预设时间是确定机器人发生地毯偏移的检测时间；机器人的初始位置和当前位置坐标都是全局坐标。进一步地，还包括机器人根据陀螺仪的角度变化来判断其在地毯表面的偏移角度及方向，即所述当前位置坐标与所述初始位置坐标的测得的角度差。进一步地，所述步骤S2中，所述融合计算过程包括：当光流传感器的感测数据可靠时，先将光流传感器在每个所述第一预设时间内获取的图像位移量转化为与码盘相同量纲的位移量，然后在时间维度上对光流传感器的感测数据进行累加积分，得出光流传感器相对于其起始位置的光流偏移位置坐标；然后根据光流传感器与机器人中心的刚性连接关系将光流偏移位置坐标平移换算得到当前位置下的机器中心坐标，即机器人的当前位置坐标，对应地毯上机器人的驱动轮前进的实际路程；当光流传感器的感测数据不可靠时，将码盘在每个所述第一预设时间内感测的脉冲数据在时间维度上进行积分计算，并将计算结果更新所述机器中心坐标，从而得到机器人的当前位置坐标，对应地毯上机器人的驱动轮前进的实际路程；同时根据光流传感器与机器人中心的刚性连接关系将所述机器中心坐标平移换算，并将平移换算的坐标更新所述光流偏移位置坐标；其中，光流传感器的感测数据的可靠性由光流传感器内置算法的中断信号判断得出，当光流传感器输出的中断信号为高电平，则光流传感器的感测数据可靠，当光流传感器输出的中断信号为低电平，则光流传感器的感测数据不可靠。进一步地，所述刚性连接关系是光流传感器的光流坐标系和机器人中心的机器坐标系的相对位置关系，包括光流传感器的位置与机器人中心位置的距离大小、光流传感器的位置与机器人中心位置的连线与机器坐标系的预设坐标轴的夹角；其中，机器坐标系的预设坐标轴正方向为机器人当前运动方向；机器坐标系的预设坐标轴正方向与全局坐标系的预设坐标轴正方向的夹角是基于陀螺仪检测数值计算得到，作为机器人当前位置相对于所述预设方向的偏离角度。进一步地，所述步骤S5中，所述采集次数是所述第二预设时间与所述第一预设时间的比值。一种芯片，用于存储程序，所述程序用于控制机器人执行所述识别方法。一种清洁机器人，该清洁机器人是一种用于清扫地毯表面的机器人，所述清洁机器人内置所述芯片。与现有技术相比，本专利技术先将码盘和光流传感器的数据融合计算得到可靠性较高的相对偏移坐标数据，通过在预定时间间隔内累加偏移量求平均值来完成对地毯偏移的识别过程，提高机器人对地毯偏移识别的准确度，减小传感器的偏离误差影响。附图说明图1为本专利技术实施例中机器人的结构模型示意图；图2为本专利技术实施例中当前位置下机器人坐标系、光流坐标系和全局坐标系的分布示意图；图3为本专利技术实施例中机器人的驱动轮在地毯表面的受力分析的俯视图的示意图;图4为本专利技术实施例中机器人坐标系和光流坐标系转换示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种机器人运动的地毯偏移的识别方法的流程图；图6为本专利技术实施例提供的光流传感器和码盘的感测数据融合计算方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人运动的地毯偏移的识别方法，机器人在地毯表面从初始位置开始作直线运动，其中，机器人感测的坐标都需要转换到全局坐标系下，其特征在于，该识别方法包括：步骤S1、确定机器人在地毯表面上作直线运动的一个预设方向，该预设方向为全局坐标系的预设坐标轴正方向，同时记录机器人的初始位置坐标和初始时刻，并进入步骤S2；步骤S2、每间隔第一预设时间将光流传感器感测的数据和同一时间内码盘感测的数据进行融合计算，得到机器人的当前位置坐标，对应地毯上机器人的驱动轮前进的实际路程，并进入步骤S3；步骤S3、根据机器人当前位置坐标与初始位置坐标的相对位置关系，计算机器人当前运动方向相对于所述预设方向的偏移量，再进行累加得到偏移统计值，然后进入步骤S4；其中偏移量为机器人当前位置与所述预设方向所在直线的垂直距离；步骤S4、判断记录得到的当前时刻与所述初始时刻的差值是否大于第二预设时间，是则进入步骤S5，否则返回步骤S2；步骤S5、基于第一预设时间的感测数据的时间间隔，计算第二预设时间内机器人的位置坐标的采集次数，然后使用所述偏移统计值对采集次数求平均得到偏移平均值，作为地毯偏移量，并进入步骤S6；步骤S6、根据所述偏移平均值确定机器人当前运动方向偏离所述预设方向的状态，其中，所述偏移平均值的正负与所述全局坐标系上机器人偏离的坐标轴方向相关，所述偏移平均值的数值大小确定机器人当前运动方向偏离所述预设方向的幅度；其中，所述偏移量、所述偏移统计值和所述采集次数在所述初始时刻都初始化为零；第一预设时间是每次融合计算的时间；第二预设时间是确定机器人发生地毯偏移的检测时间；机器人的初始位置和当前位置坐标都是全局坐标。...

【技术特征摘要】
1.一种机器人运动的地毯偏移的识别方法，机器人在地毯表面从初始位置开始作直线运动，其中，机器人感测的坐标都需要转换到全局坐标系下，其特征在于，该识别方法包括：步骤S1、确定机器人在地毯表面上作直线运动的一个预设方向，该预设方向为全局坐标系的预设坐标轴正方向，同时记录机器人的初始位置坐标和初始时刻，并进入步骤S2；步骤S2、每间隔第一预设时间将光流传感器感测的数据和同一时间内码盘感测的数据进行融合计算，得到机器人的当前位置坐标，对应地毯上机器人的驱动轮前进的实际路程，并进入步骤S3；步骤S3、根据机器人当前位置坐标与初始位置坐标的相对位置关系，计算机器人当前运动方向相对于所述预设方向的偏移量，再进行累加得到偏移统计值，然后进入步骤S4；其中偏移量为机器人当前位置与所述预设方向所在直线的垂直距离；步骤S4、判断记录得到的当前时刻与所述初始时刻的差值是否大于第二预设时间，是则进入步骤S5，否则返回步骤S2；步骤S5、基于第一预设时间的感测数据的时间间隔，计算第二预设时间内机器人的位置坐标的采集次数，然后使用所述偏移统计值对采集次数求平均得到偏移平均值，作为地毯偏移量，并进入步骤S6；步骤S6、根据所述偏移平均值确定机器人当前运动方向偏离所述预设方向的状态，其中，所述偏移平均值的正负与所述全局坐标系上机器人偏离的坐标轴方向相关，所述偏移平均值的数值大小确定机器人当前运动方向偏离所述预设方向的幅度；其中，所述偏移量、所述偏移统计值和所述采集次数在所述初始时刻都初始化为零；第一预设时间是每次融合计算的时间；第二预设时间是确定机器人发生地毯偏移的检测时间；机器人的初始位置和当前位置坐标都是全局坐标。2.根据权利要求1所述识别方法，其特征在于，还包括机器人根据陀螺仪的角度变化来判断其在地毯表面的偏移角度及方向，即所述当前位置坐标与所述初始位置坐标的测得的角度差。3.根据权利要求1所述识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述融合计算过程包括：当光流传感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴剑锋，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44