机器人的防碰撞方法技术

本发明专利技术提供一种机器人的防碰撞方法。方法是控制机器人经由电场感测器感测连续时间的电场变化，于依据电场变化检测到障碍物时决定障碍物的相对移动方向，依据相对移动方向产生马达控制数据，并依据马达控制数据控制马达转动以使机械肢体沿闪避向量移动来闪避障碍物。本发明专利技术可有效令机器人于碰撞发生前自动进行闪避，而可避免机器人撞毁或障碍物毁损。

Anti collision method of robot

【技术实现步骤摘要】
机器人的防碰撞方法
本专利技术涉及机器人，特别涉及机器人的防碰撞方法。
技术介绍
于现有技术中，已有许多具有机械手臂的机器人被提出。前述机器手臂可进行精密操作(如取物、置物或搬移物件等等)，而可取代人力或与人员协同完成任务。具体而言，前述机械手臂是设置有多个马达，各马达分别被设定来使机械手臂朝指定的轴向移动，机器人是经由同时控制多个马达运转来于多个轴向中移动。然而，前述机器人通常是工作于开放式环境(如无围篱环境)或与人员协同工作，而存在碰撞人员、车辆或其他障碍物的风险。为解决上述问题，目前已有一种可基于马达电流变化检测障碍物的机器人被提出。前述机器人是于马达上设置电流感测器，并经由检测马达的电流变化来判断机械手臂是否碰撞障碍物，如于马达的电流异常增加时判定碰撞障碍物。前述机器人必须于碰撞发生后才可检测到障碍物，而存在机器人撞毁或障碍物损坏的风险。另有一种可基于电脑视觉检测障碍物的机器人被提出。前述机器人是设置有一或多台摄影机，并对所拍摄影像执行物件辨识来判断是否存在障碍物。前述机器人虽可于碰撞发生前检测到障碍物，但由于摄影机的拍摄范围存在死角，并无法有效检测到来自所有方向的障碍物。有鉴于此，目前亟待一种可有效防止机器人发生碰撞方法的方案被提出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种机器人的防碰撞方法，可基于电场感测技术来检测障碍物的移动方向并自动进行闪避。于一实施例中，一种防碰撞方法，用于一机器人，该机器人包括一机械肢体、设置于该机械肢体的一电场感测器及用以移动该机械肢体的一马达，该防碰撞方法包括以下步骤：a)经由该电场感测器感测连续时间的一电场变化；b)于依据该电场变化检测到一第一障碍物时决定该第一障碍物的一相对移动方向；c)依据该相对移动方向产生对应一闪避向量的一马达控制数据；及d)依据该马达控制数据控制该马达转动以使该机械肢体沿该闪避向量移动来闪避该第一障碍物。于一实施例中，该机器人包括设置于该机械肢体的同一侧的该多个电场感测器，该步骤a)是经由该多个电场感测器感测多个电场于连续时间的一能量强度变化及一能量中心变化。于一实施例中，该步骤b)包括以下步骤：b11)依据该能量强度变化决定该第一障碍物的一垂直移动方向；b12)依据该能量中心变化决定该第一障碍物的一平行移动方向；及b13)依据该垂直移动方向及该平行移动方向决定该相对移动方向。于一实施例中，该步骤b)更包括以下步骤：b14)依据一感测时间及该能量强度变化决定该第一障碍物的一垂直移动速度；b15)依据该感测时间及该能量中心变化决定该第一障碍物的一平行移动速度；及b16)依据该垂直移动速度及该平行移动速度决定一相对移动速度。于一实施例中，该步骤c)更包括以下步骤：c11)依据该相对移动方向及该相对移动速度决定该闪避向量的方向及量值及一闪避时机；及c12)依据该闪避向量及该闪避时机产生该马达控制数据；其中，该步骤d)是依据该马达控制数据控制该马达于该闪避时机符合时转动以使该机械肢体沿该闪避向量的方向移动该闪避向量的量值来闪避该第一障碍物。于一实施例中，至少一个该电场感测器设置于该机械肢体的一侧，至少一个该电场感测器设置于该机械肢体的另一侧；该步骤b)包括以下步骤。b21)于检测到该第一障碍物时依据一侧的该电场感测器所感测到的该电场变化决定一第一移动方向；b22)依据另一侧的该电场感测器所感测到的该电场变化决定一第二移动方向；及b23)依据该第一移动方向及该第二移动方向决定该相对移动方向。于一实施例中，该步骤c)包括以下步骤：c21)依据该相对移动方向决定该闪避向量；c22)于预判该机械肢体沿该闪避向量移动会碰撞一第二障碍物时，依据该第二障碍物的位置修正该闪避向量；及c23)产生对应修正后的该闪避向量的该马达控制数据，其中该马达控制数据包括一转动角度；其中，该步骤d)是控制该马达转动该转动角度。于一实施例中，该机器人包括一记忆单元，该记忆单元记录有一环境地图及各该第二障碍物于该环境地图的位置；该步骤c22)是于依据该环境地图、该机器人当前于该环境地图的位置及各该第二障碍物于该环境地图的位置判断该机械肢体沿该闪避向量移动会碰撞任一该第二障碍物时，修正该闪避向量的方向或减少该闪避向量的量值。于一实施例中，该步骤c22)是于预判该机械肢体沿该闪避向量移动会碰撞该第二障碍物，该第一障碍物为可移动的障碍物且该第二障碍物为固定的障碍物时，依据该第二障碍物的位置修正该闪避向量以使修正后的该闪避向量是用来优先闪避该第二障碍物；该步骤d)是依据该马达控制数据控制该马达转动以使该机械肢体沿修正后的该闪避向量移动时不会碰撞该第二障碍物。于一实施例中，该机械肢体包括多个臂体，该多个臂体是经由多个可动结构串接，该多个马达分别配置来控制该多个可动结构作动以移动该多个臂体；该步骤c)包括以下步骤：c31)依据该相对移动方向及最末段的该臂体的一当前位置决定一闪避位置；及c32)依据该当前位置及该闪避位置规划对应多个闪避向量的一闪避策略，并依据该闪避策略产生该马达控制数据，其中，该马达控制数据包括该多个马达的多个转动角度；其中，该步骤d)是依据该多个马达控制数据控制各该马达分别转动对应的该转动角度以使该多个臂体分别沿该多个闪避向量移动来使最末段的该臂体移动至该闪避位置。于一实施例中，该步骤c32)是基于最短路径演算法、最小移动能量演算法或最短移动时间演算法来规划该闪避策略。于一实施例中，该步骤b)是于该机械肢体的移动过程中依据该电场变化检测该第一障碍物；该步骤c)是依据该相对移动方向修正该机械肢体当前的一移动向量以作为该闪避向量，并产生对应该闪避向量的该马达控制数据。于一实施例中，该步骤d)是使移动后的该机械肢体离开该相对移动方向与移动前的该机械肢体的一交点位置。于一实施例中，该步骤c)是于依据该相对移动方向判断该第一障碍物是朝该机械肢体接近时，产生该马达控制数据。本专利技术可有效令机器人于碰撞发生前自动进行闪避，而可避免机器人撞毁或障碍物毁损。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1为本专利技术一实施例的机器人的架构图；图2为本专利技术另一实施例的机器人的外观示意图；图3为本专利技术另一实施例的机器人的外观示意图；图4A为本专利技术的使用单一电场感测器检测障碍物的第一示意图；图4B为本专利技术的使用单一电场感测器检测障碍物的第二示意图；图4C为本专利技术的使用单一电场感测器检测障碍物的第三示意图；图5A为本专利技术的使用多个电场感测器检测障碍物的第一示意图；图5B为本专利技术的使用多个电场感测器检测障碍物的第二示意图；图5C为本专利技术的使用多个电场感测器检测障碍物的第三示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人的防碰撞方法，用于一机器人，其特征在于，该机器人包括一机械肢体、设置于该机械肢体的一电场感测器及用以移动该机械肢体的一马达，该防碰撞方法包括以下步骤：/na)经由该电场感测器感测连续时间的一电场变化；/nb)于依据该电场变化检测到一第一障碍物时决定该第一障碍物的一相对移动方向；/nc)依据该相对移动方向产生对应一闪避向量的一马达控制数据；及/nd)依据该马达控制数据控制该马达转动以使该机械肢体沿该闪避向量移动来闪避该第一障碍物。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人的防碰撞方法，用于一机器人，其特征在于，该机器人包括一机械肢体、设置于该机械肢体的一电场感测器及用以移动该机械肢体的一马达，该防碰撞方法包括以下步骤：
a)经由该电场感测器感测连续时间的一电场变化；
b)于依据该电场变化检测到一第一障碍物时决定该第一障碍物的一相对移动方向；
c)依据该相对移动方向产生对应一闪避向量的一马达控制数据；及
d)依据该马达控制数据控制该马达转动以使该机械肢体沿该闪避向量移动来闪避该第一障碍物。


2.如权利要求1所述的机器人的防碰撞方法，其特征在于，该机器人包括设置于该机械肢体的同一侧的该多个电场感测器，该步骤a)是经由该多个电场感测器感测多个电场于连续时间的一能量强度变化及一能量中心变化。


3.如权利要求2所述的机器人的防碰撞方法，其特征在于，该步骤b)包括以下步骤：
b11)依据该能量强度变化决定该第一障碍物的一垂直移动方向；
b12)依据该能量中心变化决定该第一障碍物的一平行移动方向；及
b13)依据该垂直移动方向及该平行移动方向决定该相对移动方向。


4.如权利要求3所述的机器人的防碰撞方法，其特征在于，该步骤b)更包括以下步骤：
b14)依据一感测时间及该能量强度变化决定该第一障碍物的一垂直移动速度；
b15)依据该感测时间及该能量中心变化决定该第一障碍物的一平行移动速度；及
b16)依据该垂直移动速度及该平行移动速度决定一相对移动速度。


5.如权利要求4所述的机器人的防碰撞方法，其特征在于，该步骤c)更包括以下步骤：
c11)依据该相对移动方向及该相对移动速度决定该闪避向量的方向及量值及一闪避时机；及
c12)依据该闪避向量及该闪避时机产生该马达控制数据；
其中，该步骤d)是依据该马达控制数据控制该马达于该闪避时机符合时转动以使该机械肢体沿该闪避向量的方向移动该闪避向量的量值来闪避该第一障碍物。


6.如权利要求1所述的机器人的防碰撞方法，其特征在于，至少一个该电场感测器设置于该机械肢体的一侧，至少一个该电场感测器设置于该机械肢体的另一侧；该步骤b)包括以下步骤。
b21)于检测到该第一障碍物时依据一侧的该电场感测器所感测到的该电场变化决定一第一移动方向；
b22)依据另一侧的该电场感测器所感测到的该电场变化决定一第二移动方向；及
b23)依据该第一移动方向及该第二移动方向决定该相对移动方向。


7.如权利要求1所述的机器人的防碰撞方法，其特征在于，该步骤c)包括以下步骤：
c21)依据该相对移动方向决定该闪避向量；
c22)于预判该机械肢体沿该闪...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈廷硕，
申请(专利权)人：新世代机器人暨人工智慧股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71