專利名稱：一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及 一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法。
背景技術(shù)：
類人智能機(jī)器人的功能隨著圖像處理、語(yǔ)音處理、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng) 技術(shù)、自動(dòng)控制及計(jì)算處理能力等技術(shù)的發(fā)展，目前有了突飛猛進(jìn)的提高，包 括有圖像采集視覺功能、實(shí)時(shí)接受處理語(yǔ)音指令，甚至在沒有遙控裝置的前提 下自動(dòng)避開障礙到達(dá)指定地點(diǎn)等功能。
機(jī)器人在室內(nèi)自由的移動(dòng)時(shí)需要的必要功能 一是定位功能，即實(shí)時(shí)i也知 道自己所處的位置，方向，以及目的地的位置，二是障礙物的探測(cè)與避障，在 一定范圍內(nèi)知道前方的障礙和與離障礙物的距離，并且可以躲避障礙物繼鄉(xiāng)賣達(dá) 到終點(diǎn)。
目前實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的技術(shù)方案是在室內(nèi)頂部粘貼預(yù)訂大小、帶有唯一禾示i只
的圖案貼紙，對(duì)圖案貼紙的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，形成室內(nèi)位置初始化信息并存儲(chǔ)； 移動(dòng)物體上的攝像頭拍攝圖案貼紙，形成圖片，并抽取出圖片關(guān)鍵點(diǎn)信息，4每 圖片關(guān)鍵點(diǎn)信息根據(jù)室內(nèi)位置初始化信息進(jìn)行換算，獲得移動(dòng)物體在室內(nèi)的木目 對(duì)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。但是目前還沒有有效的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)障礙物的探測(cè)與 避障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，使得機(jī)器人能夠有效避開 障礙物，到達(dá)目的位置。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，包括以下步驟
A、 機(jī)器人獲取運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的位置和目前所在的位置；
B、 每隔預(yù)設(shè)的時(shí)長(zhǎng)，更新機(jī)器人上安裝的所有探測(cè)器探測(cè)到的與卩章石尋物 的距離值，當(dāng)與障礙物的距離達(dá)到預(yù)設(shè)長(zhǎng)度之內(nèi)，判斷探測(cè)器所探測(cè)的方向上 存在障礙物；
C、 機(jī)器人判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向上是否存在障礙物，如果存在，則轉(zhuǎn)至步l窄 D，如果不存在，則轉(zhuǎn)至步驟G;
D、 機(jī)器人根據(jù)探測(cè)器的探測(cè)結(jié)果，判斷是否有不存在障礙物的方向，如
果有，則轉(zhuǎn)至步驟E，如果沒有，則轉(zhuǎn)至步驟F;
E、 機(jī)器人獲取所有不存在障礙物的方向與當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)連線之間
的夾角，并旋轉(zhuǎn)至夾角最小的方向運(yùn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)至步驟B;
F、 機(jī)器人在原地停頓預(yù)設(shè)的時(shí)間長(zhǎng)度后，再次判斷是否有不存在障石尋物 的方向，如果有，則轉(zhuǎn)至步驟E，如果不存在，則旋轉(zhuǎn)180度，并轉(zhuǎn)至歩驟D;
G、 機(jī)器人獲取所有不存在障礙物的方向與當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)連線之間
的夾角，并旋轉(zhuǎn)至夾角最小的方向運(yùn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)至步驟B;
H、 當(dāng)機(jī)器人當(dāng)前位置與運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)位置一致時(shí)，即到達(dá)終點(diǎn)，流程結(jié)束。 步驟G進(jìn)一步包括以下步驟-
機(jī)器人獲取所有不存在障礙物的方向與當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)連線之間的
夾角；
機(jī)器人判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向是否是夾角最小的，如果是，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，如果不 是，機(jī)器人獲取夾角最小的方向，并停止；
機(jī)器人再次判斷夾角最小的方向上是否有障礙物，如果沒有，則旋轉(zhuǎn)至夾 角最小的方向運(yùn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)至步驟B。
探測(cè)器是超聲波探測(cè)器，在機(jī)器人前半部的40厘米高處安裝7個(gè)超聲波探測(cè)器，每?jī)蓚€(gè)超聲波探測(cè)器之間的夾角為30度。
步驟B中，超聲波探測(cè)器每秒4次更新探測(cè)到的與障礙物的距離值。
步驟B中，超聲波探測(cè)器探測(cè)到的與障礙物的距離值在60厘米之內(nèi)，判斷探測(cè)器所探測(cè)的方向上存在障礙物。
當(dāng)機(jī)器人兩側(cè)的超聲波探測(cè)器探測(cè)到的與障礙物的距離值在25厘米之內(nèi)時(shí)，判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向上存在障礙物。
機(jī)器人前半部的2厘米高處安裝了 6個(gè)紅外探測(cè)器，每個(gè)紅外探測(cè)器位于兩個(gè)超聲波探測(cè)器中間，當(dāng)紅外探測(cè)器探測(cè)到前方存在障礙物，則機(jī)器人停止并旋轉(zhuǎn)至不存在障礙物的方向，運(yùn)動(dòng)30厘米，如果是過(guò)門時(shí)，則運(yùn)動(dòng)15厘米。
按照紅外探測(cè)器順序判斷是否探測(cè)到前方存在障礙物，當(dāng)最外兩個(gè)紅外探測(cè)器之一探測(cè)到前方存在障礙物，則向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)30度，當(dāng)最里兩個(gè)紅外探測(cè)器之一探測(cè)到前方存在障礙物，則向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)90度，當(dāng)另外兩個(gè)夕卜探測(cè)器之一探測(cè)到前方存在障礙物，則向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)60度。
采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，使得機(jī)器人能夠有效避開障礙物，并可以選擇最短的路徑，順利到達(dá)目的位置。


圖l是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。圖l是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該機(jī)器人安裝有存儲(chǔ)模塊11和處理模塊12,存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)區(qū)域的地圖〈言息，處理模塊用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的位置信息和機(jī)器人當(dāng)前的位置信息，以及處 理機(jī)器人從外部接收的信息和控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。
機(jī)器人上還安裝了兩種探測(cè)器超聲波探測(cè)器13和紅外探測(cè)器14。
超聲波探測(cè)器的有效探測(cè)距離是5厘米到5米，并且可以返回避障物的足巨 離，本具體實(shí)施方式
中在機(jī)器人的40厘米高處布置了7個(gè)這樣的超聲波探測(cè)器， 每?jī)蓚€(gè)探測(cè)器之間的夾角為30度。這樣就可以保證在機(jī)器人前面出現(xiàn)的P章石尋物 都被探測(cè)到，并且可以知道障礙物的距離和大概的方向，為準(zhǔn)確避障提供了有 力保障。
紅外探測(cè)器的有效探測(cè)距離是0到5厘米，它返回的值只有0或者1，即有無(wú) 障礙物，它無(wú)法返回與障礙之間的距離。但它比超聲波探測(cè)器的價(jià)格低廉，可 以做為超聲波探測(cè)器的補(bǔ)充用做于探測(cè)地面上小障礙，比如鞋子等。本具體實(shí) 施方式中在機(jī)器人2厘米高處安裝了6個(gè)這種類型的探測(cè)器，分別放在每?jī)蓚€(gè)超
聲波探測(cè)器的中間。.
圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的流程圖。如圖2所示，機(jī)器人從 當(dāng)前位置運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)包括以下步驟-
步驟IOI、機(jī)器人獲取運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的位置和目前所在的位置。機(jī)器人根據(jù)其 存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的地圖信息，獲知自己所在的位置信息和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的 位置信息。
步驟102、機(jī)器人上安裝的所有超聲波探測(cè)器探測(cè)自己與障礙物的距離值， 當(dāng)某個(gè)超聲波探測(cè)器與障礙物的距離達(dá)到60厘米之內(nèi)，就判斷為該超聲波探領(lǐng)!J
器所探測(cè)的方向上是存在障礙物的。
超聲波探測(cè)器每秒4次更新探測(cè)到的與障礙物的距離值，這樣就使得在才幾 器人在到達(dá)終點(diǎn)之前是一個(gè)不斷進(jìn)行判斷、調(diào)整的循環(huán)。
步驟103、機(jī)器人判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向上是否存在障礙物。當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向^就 是機(jī)器人最中間的超聲波探測(cè)所探測(cè)的方向。最中間的超聲波探測(cè)器探測(cè)到的與障礙物的距離值在60厘米之內(nèi)，京尤判斷探測(cè)器所探測(cè)的方向、即當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向上存在障礙物。但是存在一種情7兄，即最中間的超聲波探測(cè)器發(fā)出的超聲波被光滑的墻壁反射了，而無(wú)法接收，導(dǎo)致最中間的超聲波探測(cè)器不能探測(cè)到前方的障礙物，因此當(dāng)機(jī)器人兩側(cè)的超聲波探測(cè)器探測(cè)到的與障礙物的距離值在25厘米之內(nèi)時(shí)，也判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向上存在障礙物。
如果當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向上存在障礙物，則轉(zhuǎn)到步驟104，如果當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向上
沒有存在障礙物，則轉(zhuǎn)到步驟iio。
步驟104、機(jī)器人根據(jù)所有超聲波探測(cè)器反饋的探測(cè)結(jié)果信息，判斷是否有不存在障礙物的方向，也就是獲知哪些方向上目前不存在障礙物。
如果有不存在障礙物的方向，則轉(zhuǎn)到步驟105，如果沒有不存在障石尋物的方向，也就是所有超聲波探測(cè)器探測(cè)的方向上都存在障礙物，則轉(zhuǎn)至步驟107。
步驟105、機(jī)器人獲取所有不存在障礙物的方向與當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)連線之間的夾角。就是說(shuō)，機(jī)器人知道自己當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)之間形成的連線，再獲得所有探測(cè)到不存在障礙物的超聲波探測(cè)器探測(cè)方向，計(jì)算出這些探測(cè)方向和連線的夾角。
步驟106、機(jī)器人判斷哪個(gè)探測(cè)方向和連線的夾角最小，機(jī)器人旋轉(zhuǎn)至夾
角最小的方向，開始運(yùn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)至步驟102。
步驟107、機(jī)器人在原地停頓預(yù)設(shè)的時(shí)間長(zhǎng)度，比如10秒。
步驟108、之后，機(jī)器人再次根據(jù)所有超聲波探測(cè)器反饋的探測(cè)結(jié)果信息，
判斷是否有不存在障礙物的方向，也就是獲知哪些方向上目前不存在障礙物。如果有不存在障礙物的方向，則轉(zhuǎn)到步驟105，如果沒有不存在障礙物的
方向，也就是所有超聲波探測(cè)器探測(cè)的方向上都存在障礙物，則轉(zhuǎn)至步驟109。步驟109、機(jī)器人在原地旋轉(zhuǎn)180度調(diào)頭，再轉(zhuǎn)至步驟104。步驟110、機(jī)器人獲取所有不存在障礙物的方向與當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)連線之間的夾角。
步驟lll、機(jī)器人判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向是否是夾角最小的，如果是，繼續(xù)運(yùn) 動(dòng)，如果不是，機(jī)器人獲取夾角最小的方向，并停止。機(jī)器人再次判斷夾角最 小的方向上是否有障礙物，如果沒有，則旋轉(zhuǎn)至夾角最小的方向運(yùn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)至
步驟102。這樣兩次進(jìn)行判斷是為了保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，以免條^牛發(fā)生 了變化，而機(jī)器人沒有做出反應(yīng)。
另外對(duì)于一些小的、矮的障礙物，由于超聲波探測(cè)器無(wú)法探測(cè)到，就需要 紅外探測(cè)器進(jìn)行判斷作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的輔助了。
當(dāng)位于兩個(gè)超聲波探測(cè)器中間的紅外探測(cè)器探測(cè)到前方存在障礙物，則機(jī) 器人停止，不再執(zhí)行上述的流程了，而是按照紅外探測(cè)器順序一個(gè)一個(gè)判斷是 否探測(cè)到前方存在障礙物，當(dāng)最外兩個(gè)紅外探測(cè)器中的一個(gè)探測(cè)到前方存在障 礙物，則向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)30度，當(dāng)最里兩個(gè)紅外探測(cè)器中的一個(gè)探測(cè)到前方 存在障礙物，則向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)90度，當(dāng)另外兩個(gè)外探測(cè)器中的一個(gè)探測(cè)到 前方存在障礙物，則向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)60度，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至不存在障礙物的方向， 機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)30厘米，如果是過(guò)門時(shí)，則機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)15厘米。
由于這些小的障礙物是在5厘米之內(nèi)，這樣就可以通過(guò)紅外探測(cè)器的判斷 繞過(guò)障礙物，在此之后再進(jìn)入超聲波探測(cè)器進(jìn)行判斷的流程了。
當(dāng)機(jī)器人當(dāng)前位置與運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)位置一致時(shí)，即到達(dá)終點(diǎn)，流程結(jié)束。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變 化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該 以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
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權(quán)利要求
1、一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，其特征在于，包括以下步驟A、機(jī)器人獲取運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的位置和目前所在的位置；B、每隔預(yù)設(shè)的時(shí)長(zhǎng)，更新機(jī)器人上安裝的所有探測(cè)器探測(cè)到的與障礙物的距離值，當(dāng)與障礙物的距離達(dá)到預(yù)設(shè)長(zhǎng)度之內(nèi)，判斷探測(cè)器所探測(cè)的方向上存在障礙物；C、機(jī)器人判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向上是否存在障礙物，如果存在，則轉(zhuǎn)至步驟D，如果不存在，則轉(zhuǎn)至步驟G；D、機(jī)器人根據(jù)探測(cè)器的探測(cè)結(jié)果，判斷是否有不存在障礙物的方向，如果有，則轉(zhuǎn)至步驟E，如果沒有，則轉(zhuǎn)至步驟F；E、機(jī)器人獲取所有不存在障礙物的方向與當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)連線之間的夾角，并旋轉(zhuǎn)至夾角最小的方向運(yùn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)至步驟B；F、機(jī)器人在原地停頓預(yù)設(shè)的時(shí)間長(zhǎng)度后，再次判斷是否有不存在障礙物的方向，如果有，則轉(zhuǎn)至步驟E，如果不存在，則旋轉(zhuǎn)180度，并轉(zhuǎn)至步驟D；G、機(jī)器人獲取所有不存在障礙物的方向與當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)連線之間的夾角，并旋轉(zhuǎn)至夾角最小的方向運(yùn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)至步驟B；H、當(dāng)機(jī)器人當(dāng)前位置與運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)位置一致時(shí)，即到達(dá)終點(diǎn)，流程結(jié)束。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，其特征在于，步驟G 進(jìn)一步包括以下步驟機(jī)器人獲取所有不存在障礙物的方向與當(dāng)前位置和運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)連線之間的夾角；機(jī)器人判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向是否是夾角最小的，如果是，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，如果不 是，機(jī)器人獲取夾角最小的方向，并停止；機(jī)器人再次判斷夾角最小的方向上是否有障礙物，如果沒有，則旋轉(zhuǎn)至夾角最小的方向運(yùn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)至步驟B。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，其特征在于，探測(cè)器是超聲波探測(cè)器，在機(jī)器人前半部的40厘米高處安裝7個(gè)超聲波探領(lǐng)(J器，每?jī)蓚€(gè)超聲波探測(cè)器之間的夾角為30度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，其特征在于，步驟B中，超聲波探測(cè)器每秒4次更新探測(cè)到的與障礙物的距離值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，其特征在于，步驟B中，超聲波探測(cè)器探測(cè)到的與障礙物的距離值在60厘米之內(nèi)，判斷探測(cè)器所探測(cè)的方向上存在障礙物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，其特征在于，當(dāng)豐幾器人兩側(cè)的超聲波探測(cè)器探測(cè)到的與障礙物的距離值在25厘米之內(nèi)時(shí)，判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向上存在障礙物。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，其特征在于，機(jī)器人前半部的2厘米高處安裝了 6個(gè)紅外探測(cè)器，每個(gè)紅外探測(cè)器位于兩個(gè)超聲波探測(cè)器中間，當(dāng)紅外探測(cè)器探測(cè)到前方存在障礙物，則機(jī)器人停止并旋轉(zhuǎn)至不存在障礙物的方向，運(yùn)動(dòng)30厘米，如果是過(guò)門時(shí)，則運(yùn)動(dòng)15厘米。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，其特征在于，按照紅外探測(cè)器順序判斷是否探測(cè)到前方存在障礙物，當(dāng)最外兩個(gè)紅外探測(cè)器之一探測(cè)到前方存在障礙物，則向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)30度，當(dāng)最里兩個(gè)紅外探測(cè)器之一探測(cè)到前方存在障礙物，則向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)90度，當(dāng)另外兩個(gè)外探測(cè)器之一探測(cè)到前方存在障礙物，則向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)60度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法，機(jī)器人獲取運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的位置和目前所在的位置；機(jī)器人上探測(cè)器探測(cè)到當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向存在障礙物；機(jī)器人再判斷是否有不存在障礙物的方向，如果有，機(jī)器人旋轉(zhuǎn)至夾角最小的方向運(yùn)動(dòng)，如果無(wú)，機(jī)器人在原地停頓預(yù)設(shè)的時(shí)間長(zhǎng)度后，再次判斷，如果有，機(jī)器人旋轉(zhuǎn)至夾角最小的方向運(yùn)動(dòng)，否則旋轉(zhuǎn)180度，再次判斷，當(dāng)機(jī)器人當(dāng)前位置與運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)位置一致時(shí)，即到達(dá)終點(diǎn)。采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，使得機(jī)器人能夠有效避開障礙物，并可以選擇最短的路徑，順利到達(dá)目的位置。
文檔編號(hào)B25J13/00GK101628414SQ20091009132
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者劉茂楊, 悅 朱, 桂 楊, 兵 汪 申請(qǐng)人:塔米智能科技(北京)有限公司