本發(fā)明涉及導(dǎo)覽機(jī)器人領(lǐng)域,特別涉及一種導(dǎo)覽機(jī)器人及其移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法。
背景技術(shù):
自主導(dǎo)覽機(jī)器人是一種應(yīng)用在展館等場(chǎng)所,根據(jù)業(yè)務(wù)需求,帶領(lǐng)參觀人員到不同的功能區(qū),并進(jìn)行相應(yīng)的講解和回答相關(guān)問(wèn)題的一類(lèi)智能機(jī)器人,它通過(guò)底部的2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和1個(gè)從動(dòng)輪,能夠進(jìn)行快速移動(dòng)。目前,導(dǎo)覽機(jī)器人是依靠自身的傳感器來(lái)定位及避障,但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),導(dǎo)覽機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)向時(shí),會(huì)遇到各種突發(fā)情況,例如:
1、導(dǎo)覽機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,如果有人在其運(yùn)動(dòng)軌跡上,會(huì)依據(jù)自身傳感器的反饋信息進(jìn)行自動(dòng)避障,由于人對(duì)機(jī)器人避障方向的不可預(yù)知,基于本能會(huì)向一側(cè)避讓?zhuān)?jīng)常出現(xiàn)人的避讓方向跟導(dǎo)覽機(jī)器人避障方向一致,引發(fā)導(dǎo)覽機(jī)器人與人的二次或多次相互避讓?zhuān)沟脵C(jī)器人需要花費(fèi)更多時(shí)間或選擇一條非最優(yōu)路徑到達(dá)預(yù)設(shè)區(qū)域,甚至造成機(jī)器人誤判認(rèn)為周?chē)胁豢捎庠降恼系K,無(wú)法到達(dá)預(yù)先設(shè)定的區(qū)域而在原地打轉(zhuǎn),影響機(jī)器人的正常運(yùn)行;
2、導(dǎo)覽機(jī)器人由靜止?fàn)顟B(tài)突然移動(dòng)時(shí),由于人事先不知曉導(dǎo)覽機(jī)器人會(huì)移動(dòng),更不知曉導(dǎo)覽機(jī)器人會(huì)往哪個(gè)方向移動(dòng),因此,很容易發(fā)生人突然出現(xiàn)在導(dǎo)覽機(jī)器人即將到達(dá)的區(qū)域內(nèi)的情況,從而造成導(dǎo)覽機(jī)器人與人發(fā)生碰撞,對(duì)人造成傷害或?qū)е聦?dǎo)覽機(jī)器人損壞、故障等情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的主要目的是提供一種導(dǎo)覽機(jī)器人及其移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法,旨在使導(dǎo)覽機(jī)器人會(huì)顯示標(biāo)定出即將要經(jīng)過(guò)的區(qū)域,給出直觀的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)提醒,避免人與機(jī)器人之間產(chǎn)生碰撞或多次避讓等情形。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提出的導(dǎo)覽機(jī)器人,包括機(jī)殼、發(fā)光控制模塊以及設(shè)于所述機(jī)殼上的發(fā)光模塊,所述發(fā)光模塊與所述發(fā)光控制模塊電連接,所述發(fā)光控制模塊具有用于接收運(yùn)動(dòng)指令的信號(hào)輸入端,所述發(fā)光控制模塊根據(jù)其接收到的運(yùn)動(dòng)指令,驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光模塊在所述機(jī)殼周?chē)膶?duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行燈光顯示。
優(yōu)選地,所述發(fā)光模塊設(shè)置在所述機(jī)殼的底盤(pán)的外表面上。
優(yōu)選地,所述發(fā)光模塊包括同軸且間隔設(shè)置的多個(gè)LED環(huán)形燈條,所述LED環(huán)形燈條的外環(huán)壁為發(fā)光面,且所述LED環(huán)形燈條外環(huán)壁傾斜朝向下。
優(yōu)選地,所述發(fā)光模塊還包括若干激光器,各個(gè)激光器沿所述LED環(huán)形燈條間隔分布在所述底盤(pán)上。
優(yōu)選地,所述控制模塊包括主控制器和51單片機(jī),所述LED環(huán)形燈條連接所述51單片機(jī)的第一組并行I/O口,所述激光器連接所述51單片機(jī)的第二組并行I/O口,所述主控制器的信號(hào)輸出端連接所述51單片機(jī)的串行I/O口。
優(yōu)選地,所述機(jī)殼上還設(shè)有沿所述機(jī)殼的周向分布的多個(gè)傳感器,所述傳感器與所述發(fā)光控制模塊電連接,所述傳感器用于偵測(cè)所述機(jī)殼周?chē)膶?duì)應(yīng)區(qū)域是否有障礙物,并將偵測(cè)結(jié)果反饋給所述發(fā)光控制模塊。
本發(fā)明還提出一種導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法,所述導(dǎo)覽機(jī)器人包括接收運(yùn)動(dòng)指令的信號(hào)接收單元、發(fā)光控制模塊和發(fā)光模塊,該方法包括步驟:
a1、信號(hào)接收單元偵測(cè)并接收運(yùn)動(dòng)指令,將接收到的運(yùn)動(dòng)指令發(fā)送給所述發(fā)光控制模塊;
a2、所述發(fā)光控制模塊根據(jù)預(yù)先確定的運(yùn)動(dòng)指令與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定接收到的運(yùn)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù);所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)包括導(dǎo)覽機(jī)器人的待移動(dòng)區(qū)域,所述待移動(dòng)區(qū)域中的燈光顯示參數(shù),及與所述待移動(dòng)區(qū)域和燈光顯示參數(shù)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)參數(shù);
a3、所述發(fā)光控制模塊根據(jù)確定的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光模塊在所述待移動(dòng)區(qū)域中進(jìn)行燈光顯示標(biāo)定。
優(yōu)選地,于所述步驟a1之前,所述移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法還包括步驟:
所述發(fā)光控制模塊獲取預(yù)設(shè)的常亮警示區(qū)域參數(shù);所述常亮警示區(qū)域參數(shù)包括常亮警示區(qū)域,所述常亮警示區(qū)域中的燈光顯示參數(shù),以及與所述常亮警示區(qū)域和常亮警示區(qū)域中的燈光顯示參數(shù)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)參數(shù);所述常亮警示區(qū)域?yàn)榄h(huán)繞所述導(dǎo)覽機(jī)器人的區(qū)域;
所述發(fā)光控制模塊根據(jù)獲取的常亮警示區(qū)域參數(shù)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光模塊在所述常亮警示區(qū)域中進(jìn)行燈光顯示標(biāo)定。
優(yōu)選地,所述步驟a2包括:
所述發(fā)光控制模塊根據(jù)預(yù)先確定的運(yùn)動(dòng)指令與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定接收到的運(yùn)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù),根據(jù)確定的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)確定移動(dòng)預(yù)警區(qū)域,并偵測(cè)所述運(yùn)動(dòng)指令所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)路徑上的預(yù)設(shè)尺寸范圍內(nèi)是否有障礙物,其中,所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)包括導(dǎo)覽機(jī)器人的待移動(dòng)區(qū)域,所述待移動(dòng)區(qū)域包括常亮警示區(qū)域和最大警示區(qū)域,所述移動(dòng)預(yù)警區(qū)域?yàn)樗龀A辆緟^(qū)域和最大警示區(qū)域所圍成的環(huán)形區(qū)域;
所述發(fā)光控制模塊根據(jù)障礙物偵測(cè)結(jié)果來(lái)確定所述發(fā)光模塊在確定的移動(dòng)預(yù)警區(qū)域內(nèi)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)。
優(yōu)選地,所述發(fā)光控制模塊根據(jù)障礙物偵測(cè)結(jié)果來(lái)確定所述發(fā)光模塊在確定的移動(dòng)預(yù)警區(qū)域內(nèi)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的步驟包括:
實(shí)時(shí)或者定時(shí)通過(guò)配置的距離傳感器偵測(cè)障礙物距離機(jī)器人的距離d;
若偵測(cè)的距離d小于或者等于障礙物相對(duì)常亮警示區(qū)域的最小警示距離dmin,則確定所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)為預(yù)先確定的第一區(qū)域標(biāo)定參數(shù);
若偵測(cè)的距離d大于障礙物相對(duì)常亮警示區(qū)域的最小警示距離dmin,且小于或者等于障礙物相對(duì)最大警示區(qū)域的最大警示距離dmax,則偵測(cè)機(jī)器人當(dāng)前速度v,根據(jù)偵測(cè)的距離d和機(jī)器人當(dāng)前速度v并基于預(yù)設(shè)的第一警示參數(shù)公式計(jì)算出當(dāng)前的警示參數(shù),根據(jù)預(yù)先確定的警示參數(shù)與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定計(jì)算的警示參數(shù)對(duì)應(yīng)的第二區(qū)域標(biāo)定參數(shù)作為所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù);
若偵測(cè)的距離d大于障礙物相對(duì)最大警示區(qū)域的最大警示距離dmax,則偵測(cè)機(jī)器人當(dāng)前速度v并確定機(jī)器人的最大設(shè)計(jì)速度vmax,根據(jù)機(jī)器人當(dāng)前速度v和最大設(shè)計(jì)速度vmax并基于預(yù)設(shè)的第二警示參數(shù)公式計(jì)算出當(dāng)前的警示參數(shù),根據(jù)預(yù)先確定的警示參數(shù)與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定計(jì)算的警示參數(shù)對(duì)應(yīng)的第三區(qū)域標(biāo)定參數(shù)作為所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)。
本發(fā)明技術(shù)方案使得導(dǎo)覽機(jī)器人在接收到運(yùn)動(dòng)指令時(shí),會(huì)確定該運(yùn)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)的待移動(dòng)區(qū)域,并通過(guò)控制顯示模塊在該待移動(dòng)區(qū)域中進(jìn)行燈光顯示標(biāo)定,這樣將導(dǎo)覽機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)非常直觀的展示出來(lái),從而人們可以準(zhǔn)確的對(duì)導(dǎo)覽機(jī)器人進(jìn)行避讓?zhuān)苊饬巳伺c導(dǎo)覽機(jī)器人碰撞意外情況發(fā)生,既保護(hù)了人與導(dǎo)覽機(jī)器人的安全,也讓導(dǎo)覽機(jī)器人能更加高效的進(jìn)行移動(dòng)。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明導(dǎo)覽機(jī)器人較佳實(shí)施例的硬件結(jié)構(gòu)框圖;
圖2為本發(fā)明導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法第一實(shí)施例的流程圖;
圖3為本發(fā)明導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法第二實(shí)施例的流程圖;
圖4為本發(fā)明導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法第三實(shí)施例的流程圖;
圖5為本發(fā)明導(dǎo)覽機(jī)器人的燈光顯示區(qū)域劃分的設(shè)計(jì)方案示意圖;
圖6為圖5中圓X的半徑計(jì)算的幾何示意圖。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例,參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明提出一種導(dǎo)覽機(jī)器人,如圖1所示,主要采用在導(dǎo)覽機(jī)器人上增加發(fā)光模,通過(guò)控制模塊10控制發(fā)光模塊20工作,以對(duì)導(dǎo)覽機(jī)器人的即將移動(dòng)至的區(qū)域進(jìn)行燈光顯示標(biāo)定,讓人們能夠非常直觀的知道導(dǎo)覽機(jī)器人的活動(dòng)方向和活動(dòng)趨勢(shì),從而有效的避免了人與導(dǎo)覽機(jī)器人之間的碰撞、多次避讓等突發(fā)情況發(fā)生,保護(hù)了人及導(dǎo)覽機(jī)器人的安全。
本實(shí)施例的導(dǎo)覽機(jī)器人包括機(jī)殼(未圖示)、控制模塊10以及設(shè)于機(jī)殼上的發(fā)光模塊20,當(dāng)然,還包括設(shè)于機(jī)殼底端的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)從動(dòng)輪。發(fā)光模塊20與控制模塊10電連接,控制模塊10具有用于接收運(yùn)動(dòng)指令的信號(hào)輸入端11,該信號(hào)輸入端11可包括接收藍(lán)牙信號(hào)的端口、接收網(wǎng)絡(luò)通訊信號(hào)的端口、接收自身的傳感器信號(hào)的端口等;控制模塊10根據(jù)其接收到的運(yùn)動(dòng)指令,驅(qū)動(dòng)發(fā)光模塊20在機(jī)殼周?chē)膶?duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行燈光顯示;該對(duì)應(yīng)區(qū)域即導(dǎo)覽機(jī)器人根據(jù)該運(yùn)動(dòng)指令即將要移動(dòng)到的區(qū)域(即待移動(dòng)區(qū)域)??刂颇K10內(nèi)預(yù)先設(shè)置了運(yùn)動(dòng)指令與待移動(dòng)區(qū)域的映射關(guān)系,如此導(dǎo)覽機(jī)器人能通過(guò)發(fā)光模塊20顯示標(biāo)定出導(dǎo)覽機(jī)器人的待移動(dòng)區(qū)域,直觀的反映導(dǎo)覽機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。
進(jìn)一步地,所述待移動(dòng)區(qū)域包括常亮警示區(qū)域(如圖5中的圓形區(qū)域D)和最大警示區(qū)域(如圖5中的圓形區(qū)域X),本實(shí)施例的機(jī)殼上還設(shè)有沿機(jī)殼的周向分布的多個(gè)傳感器(可為超聲波傳感器、紅外傳感器等),傳感器與控制模塊10電連接,傳感器用于偵測(cè)機(jī)殼周?chē)膶?duì)應(yīng)區(qū)域是否有障礙物,并將偵測(cè)結(jié)果反饋給控制模塊10??刂颇K10可先使傳感器偵測(cè)接收到的運(yùn)動(dòng)指令所對(duì)應(yīng)的路徑上的預(yù)設(shè)尺寸范圍內(nèi)是否有障礙物,再根據(jù)傳感器的偵測(cè)結(jié)果來(lái)確定發(fā)光模塊20在移動(dòng)預(yù)警區(qū)域(如圖5中的圓形區(qū)域D和X所圍成的環(huán)形區(qū)域)內(nèi)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)(例如,所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)包括燈光閃爍頻率和顏色),最后根據(jù)確定的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)找到移動(dòng)預(yù)警區(qū)域?qū)?yīng)的發(fā)光模塊20的驅(qū)動(dòng)參數(shù),進(jìn)而根據(jù)找到的驅(qū)動(dòng)參數(shù)驅(qū)動(dòng)發(fā)光模塊20在所述移動(dòng)預(yù)警區(qū)域中進(jìn)行燈光警示標(biāo)定。
需要說(shuō)明的是,所述根據(jù)傳感器的偵測(cè)結(jié)果來(lái)決定發(fā)光模塊20在移動(dòng)預(yù)警區(qū)域(如圖5中的圓形區(qū)域D和X所圍成的環(huán)形區(qū)域)內(nèi)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的過(guò)程為:
實(shí)時(shí)或者定時(shí)通過(guò)配置的距離傳感器偵測(cè)障礙物距離機(jī)器人的距離d;
若偵測(cè)的距離d小于或者等于障礙物相對(duì)常亮警示區(qū)域的最小警示距離dmin(例如,障礙物與機(jī)器人的連線(xiàn)與常亮警示區(qū)域的邊界線(xiàn)的交點(diǎn),所述交點(diǎn)與機(jī)器人的距離即為障礙物相對(duì)常亮警示區(qū)域的最小警示距離),則確定所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)為預(yù)先確定的第一區(qū)域標(biāo)定參數(shù);
若偵測(cè)的距離d大于障礙物相對(duì)常亮警示區(qū)域的最小警示距離dmin,且小于或者等于障礙物相對(duì)最大警示區(qū)域的最大警示距離dmax(例如,障礙物與機(jī)器人的連線(xiàn)與最大警示區(qū)域的邊界線(xiàn)的交點(diǎn),所述交點(diǎn)與機(jī)器人的距離即為障礙物相對(duì)最大警示區(qū)域的最大警示距離),則偵測(cè)機(jī)器人當(dāng)前速度v,根據(jù)偵測(cè)的距離d和機(jī)器人當(dāng)前速度v并基于預(yù)設(shè)的第一警示參數(shù)公式(例如,所述第一警示參數(shù)公式為:f(d,v)=c+m*(v/d),c和m均為常數(shù))計(jì)算出當(dāng)前的警示參數(shù)f(d,v),根據(jù)預(yù)先確定的警示參數(shù)與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定計(jì)算的警示參數(shù)對(duì)應(yīng)的第二區(qū)域標(biāo)定參數(shù)作為所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù);
若偵測(cè)的距離d大于障礙物相對(duì)最大警示區(qū)域的最大警示距離dmax,則偵測(cè)機(jī)器人當(dāng)前速度v并確定機(jī)器人的最大設(shè)計(jì)速度vmax,根據(jù)機(jī)器人當(dāng)前速度v和最大設(shè)計(jì)速度vmax并基于預(yù)設(shè)的第二警示參數(shù)公式(例如,所述第二警示參數(shù)公式為:f(d,v)=c+n*(v/vmax),c和n均為常數(shù))計(jì)算出當(dāng)前的警示參數(shù)f(d,v),根據(jù)預(yù)先確定的警示參數(shù)與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定計(jì)算的警示參數(shù)對(duì)應(yīng)的第三區(qū)域標(biāo)定參數(shù)作為所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)。
進(jìn)一步地,本實(shí)施例的導(dǎo)覽機(jī)器人,采用發(fā)光模塊20設(shè)置在機(jī)殼的底盤(pán)的外表面上,如此,發(fā)光模塊20不會(huì)破壞導(dǎo)覽機(jī)器人原有的外觀,并且發(fā)光模塊20靠近地面的距離更近,在地面上顯示的燈光效果更佳的明亮清晰。
進(jìn)一步地,本實(shí)施例的發(fā)光模塊20包括同軸且間隔設(shè)置的多個(gè)LED環(huán)形燈條,LED環(huán)形燈條的外環(huán)壁為發(fā)光面,且LED環(huán)形燈條外環(huán)壁傾斜朝向下。通過(guò)LED環(huán)形燈條外環(huán)壁傾斜朝下,即使LED環(huán)形燈條發(fā)出的光線(xiàn)向機(jī)殼的周?chē)渡涑鋈バ纬蓪?duì)應(yīng)的環(huán)形燈光顯示區(qū);通過(guò)控制模塊10控制LED環(huán)形燈條上的不同位置的LED燈珠亮滅狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)在不同區(qū)域進(jìn)行燈光顯示。本實(shí)施例的LED環(huán)形燈條采用LED幻彩燈條,從而控制模塊10能夠調(diào)節(jié)控制LED環(huán)形燈條在待移動(dòng)區(qū)域的顯示顏色,使待移動(dòng)區(qū)域更加的多樣多彩,更加的醒目。其中,可采用最內(nèi)圈的LED環(huán)形燈條單獨(dú)與控制模塊10連接,使其保持常亮狀態(tài),從而在機(jī)殼的周?chē)纬沙A恋木緟^(qū)域;余下的各個(gè)LED環(huán)形燈條通過(guò)串接在一起,這樣余下的LED環(huán)形燈條只需將第一顆燈的輸入腳連接控制模塊10的信號(hào)輸出端即可,通過(guò)控制模塊10對(duì)余下的LED環(huán)形燈條控制,實(shí)現(xiàn)待移動(dòng)區(qū)域的燈光顯示。
進(jìn)一步地,本實(shí)施例的發(fā)光模塊20還包括若干激光器,各個(gè)激光器沿LED環(huán)形燈條間隔分布在機(jī)殼的底盤(pán)上。因?yàn)榧す馄靼l(fā)出的激光具有射程遠(yuǎn)、顏色鮮明、亮度高、指向性好以及光分散度小等特點(diǎn),因此,發(fā)光模塊20的若干激光器,可對(duì)待移動(dòng)區(qū)域和警示區(qū)域的邊緣進(jìn)行高亮突出顯示,使得待移動(dòng)區(qū)域和警示區(qū)域的范圍更加明確。激光器對(duì)待移動(dòng)區(qū)域和警示區(qū)域的邊緣顯示方式為:每個(gè)激光器分別顯示一段弧形線(xiàn)段,通過(guò)多個(gè)激光器按特定方式擺置,使多個(gè)激光器的弧形線(xiàn)段拼接成待移動(dòng)區(qū)域的邊緣或警示區(qū)域的邊緣,激光器具體的擺置可根據(jù)顯示需求進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)。
進(jìn)一步地,本實(shí)施例中,控制模塊10包括主控制器12和51單片機(jī)13,51單片機(jī)13具有四組I/O口,可作為輸入或輸出端口;本實(shí)施例中,LED環(huán)形燈條連接51單片機(jī)13的第一組并行I/O口(例如51單片機(jī)13的P0口),激光器連接51單片機(jī)13的第二組并行I/O口(例如51單片機(jī)13的P1口);主控制器12的信號(hào)輸出端連接51單片機(jī)13的串行I/O口(例如51單片機(jī)13的P3口),以通過(guò)串行I/O口實(shí)現(xiàn)與主控制器12的通信,接收主控制器12輸出的控制信號(hào)。主控制器12主要功能是接收上位機(jī)的控制信息,以及導(dǎo)覽機(jī)器人自身各類(lèi)傳感器數(shù)據(jù),再將這些信息按照設(shè)定的邏輯進(jìn)行融合計(jì)算,產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令,并傳輸給51單片機(jī)13;因此,本實(shí)施例中可優(yōu)選采用ARM體系結(jié)構(gòu)并搭載開(kāi)源Linux系統(tǒng)的智能終端設(shè)備作為主控制器12。這樣選擇的優(yōu)勢(shì)有:1)ARM結(jié)構(gòu)的控制芯片在嵌入式市場(chǎng)占有率極大,產(chǎn)品選擇比較廣泛;2)傳感器數(shù)據(jù)大部分是浮點(diǎn)數(shù),ARM的運(yùn)算能力突出;3)ARM能夠很好的運(yùn)行主流的Linux系統(tǒng),方便移植;4)各類(lèi)驅(qū)動(dòng)比較齊全,能夠很好的支持各類(lèi)傳感器及網(wǎng)絡(luò)連接。5)ARM芯片具有豐富的接口,能夠非常方便的通過(guò)GPIO或UART等接入或控制其他外設(shè)。
本發(fā)明還提出一種導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法,該導(dǎo)覽機(jī)器人包括接收運(yùn)動(dòng)指令的信號(hào)接收單元、發(fā)光控制模塊和發(fā)光模塊。本發(fā)明的該方法的實(shí)現(xiàn)可基于上述提出的導(dǎo)覽機(jī)器人的技術(shù)方案。
如圖2所示,圖2為本發(fā)明導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法第一實(shí)施例的流程圖,在本實(shí)施例中,該導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法包括:
步驟S10,信號(hào)接收單元偵測(cè)并接收運(yùn)動(dòng)指令,將接收到的運(yùn)動(dòng)指令發(fā)送給發(fā)光控制模塊;
信號(hào)接收單元實(shí)時(shí)偵測(cè)有沒(méi)有運(yùn)動(dòng)指令請(qǐng)求,偵測(cè)到有運(yùn)動(dòng)指令時(shí),接收該運(yùn)動(dòng)指令;所述運(yùn)動(dòng)指令可以是網(wǎng)絡(luò)指令、藍(lán)牙信號(hào)指令或自身的傳感器信號(hào)等,例如,導(dǎo)覽機(jī)器人的觸摸屏產(chǎn)生的觸摸信號(hào)指令、其語(yǔ)音傳感器接收到的語(yǔ)音指令;信號(hào)接收單元接收到運(yùn)動(dòng)指令后,將接收到的指令發(fā)送給發(fā)光控制模塊,讓發(fā)光控制模塊進(jìn)行后續(xù)處理操作。
步驟S20,所述發(fā)光控制模塊根據(jù)預(yù)先確定的運(yùn)動(dòng)指令與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定接收到的運(yùn)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù);所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)包括導(dǎo)覽機(jī)器人的待移動(dòng)區(qū)域,所述待移動(dòng)區(qū)域中的燈光顯示參數(shù),及與所述待移動(dòng)區(qū)域和燈光顯示參數(shù)對(duì)應(yīng)的發(fā)光模塊驅(qū)動(dòng)參數(shù);
發(fā)光控制模塊中預(yù)先建立了運(yùn)動(dòng)指令與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系表,發(fā)光控制模塊接收到所述運(yùn)動(dòng)指令后,通過(guò)查找預(yù)先建立的該映射關(guān)系表,就能確定出所述運(yùn)動(dòng)指令所對(duì)應(yīng)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)。其中,導(dǎo)覽機(jī)器人的待移動(dòng)區(qū)域就是導(dǎo)覽機(jī)器人在該運(yùn)動(dòng)指令下即將移動(dòng)到達(dá)的區(qū)域;例如,當(dāng)運(yùn)動(dòng)指令為前進(jìn)或后退時(shí),該待移動(dòng)區(qū)域包括導(dǎo)覽機(jī)器人前方或后方的一段區(qū)域;當(dāng)運(yùn)動(dòng)指令為左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時(shí),該待移動(dòng)區(qū)域包括覆蓋了導(dǎo)覽機(jī)器人左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)所需經(jīng)過(guò)的路徑的一個(gè)區(qū)域。另外,所述待移動(dòng)區(qū)域中的燈光顯示參數(shù)中可包括顏色、亮度、顯示形式等等;顯示形式可包括常亮顯示、閃爍顯示、流動(dòng)顯示等;可將不同的運(yùn)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)的待移動(dòng)區(qū)域的燈光標(biāo)定顏色和顯示模式就可以設(shè)計(jì)為不同,這樣可使標(biāo)定區(qū)域的顯示多彩多樣化,更容易引起人的注意,且也會(huì)更加的美觀。
步驟S30,所述發(fā)光控制模塊根據(jù)確定的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光模塊在所述待移動(dòng)區(qū)域中進(jìn)行燈光顯示標(biāo)定。
在發(fā)光控制模塊確定了運(yùn)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)區(qū)域標(biāo)定參數(shù)后,發(fā)光控制模塊則驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光模塊在確定的待移動(dòng)區(qū)域中,用確定的燈光顏色、亮度和顯示形式進(jìn)行燈光顯示。
本實(shí)施例的導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法,使得導(dǎo)覽機(jī)器人在接收到運(yùn)動(dòng)指令時(shí),會(huì)確定該運(yùn)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)的待移動(dòng)區(qū)域,并通過(guò)控制顯示模塊在該待移動(dòng)區(qū)域中進(jìn)行燈光顯示標(biāo)定,這樣將導(dǎo)覽機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)非常直觀的展示出來(lái),從而人們可以準(zhǔn)確的對(duì)導(dǎo)覽機(jī)器人進(jìn)行避讓?zhuān)苊饬巳伺c導(dǎo)覽機(jī)器人碰撞意外情況發(fā)生,既保護(hù)了人與導(dǎo)覽機(jī)器人的安全,也讓導(dǎo)覽機(jī)器人能更加高效的進(jìn)行移動(dòng)。
如圖3所示,圖3為本發(fā)明導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法第二實(shí)施例的流程圖,本實(shí)施例基于上述第一實(shí)施例的方案,在本實(shí)施例中,所述待移動(dòng)區(qū)域包括常亮警示區(qū)域(如圖5中的圓形區(qū)域D),于上述步驟S10之前,該導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法還包括:
步驟S40,所述發(fā)光控制模塊獲取預(yù)設(shè)的常亮警示區(qū)域參數(shù);所述常亮警示區(qū)域參數(shù)包括常亮警示區(qū)域,所述常亮警示區(qū)域中的燈光顯示參數(shù),以及與所述常亮警示區(qū)域和常亮警示區(qū)域中的燈光顯示參數(shù)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)參數(shù);所述常亮警示區(qū)域?yàn)榄h(huán)繞所述導(dǎo)覽機(jī)器人的區(qū)域;
導(dǎo)覽機(jī)器人開(kāi)機(jī)啟動(dòng)后,發(fā)光控制模塊獲取系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)置好的常亮警示區(qū)域參數(shù);常亮警示區(qū)域的燈光顯示參數(shù)可包括常亮警示區(qū)域中的顏色、亮度、顯示形式等等;其中,該預(yù)先設(shè)置好的常亮警示區(qū)域環(huán)繞著所述導(dǎo)覽機(jī)器人,主要是用來(lái)警示人們不要將腳或其它物件放到常亮警示區(qū)域內(nèi),常亮警示區(qū)域不需要非常寬,只需要確保常亮警示區(qū)域外是安全的即可;常亮警示區(qū)域可以為環(huán)繞導(dǎo)覽機(jī)器人的一個(gè)環(huán)形區(qū)域,也可以為環(huán)繞導(dǎo)覽機(jī)器人的其他形狀區(qū)域。
步驟S50,所述發(fā)光控制模塊根據(jù)獲取的警示區(qū)域參數(shù)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光模塊在所述常亮警示區(qū)域中進(jìn)行燈光顯示標(biāo)定。
發(fā)光控制模塊根據(jù)獲取的常亮警示區(qū)域參數(shù),驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光模塊在常亮警示區(qū)域中以確定的顏色、亮度和形式進(jìn)行燈光顯示;常亮警示區(qū)域在導(dǎo)覽機(jī)器人靜止、運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)向及各種異常狀態(tài)時(shí)均保持顯示出來(lái),始終保持安全警示作用,時(shí)刻提醒人們不得移動(dòng)到該區(qū)域以?xún)?nèi)。
本實(shí)施例技術(shù)方案,通過(guò)在導(dǎo)覽機(jī)器人開(kāi)機(jī)啟動(dòng)后,通過(guò)發(fā)光模塊在導(dǎo)覽機(jī)器人的周?chē)M(jìn)行燈光顯示,顯示出環(huán)繞所述導(dǎo)覽機(jī)器人的警示區(qū)域,從而警示人們不要讓腳尖進(jìn)入警示區(qū),防止導(dǎo)覽機(jī)器人對(duì)人體腳尖造成傷害,也防止了人們的腳尖對(duì)導(dǎo)覽機(jī)器人正常移動(dòng)的影響。
如圖4所示,圖4為本發(fā)明導(dǎo)覽機(jī)器人的移動(dòng)區(qū)域標(biāo)定方法第三實(shí)施例的流程圖,本實(shí)施例基于上述第一或第二實(shí)施例的方案;在本實(shí)施例中,所述待移動(dòng)區(qū)域還包括最大警示區(qū)域(如圖5中的圓形區(qū)域X),所述步驟S20包括:
步驟S202,所述發(fā)光控制模塊根據(jù)預(yù)先確定的運(yùn)動(dòng)指令與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定接收到的運(yùn)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù),根據(jù)確定的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)確定移動(dòng)預(yù)警區(qū)域,并偵測(cè)所述運(yùn)動(dòng)指令所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)路徑上的預(yù)設(shè)尺寸范圍內(nèi)是否有障礙物,其中,所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)包括導(dǎo)覽機(jī)器人的待移動(dòng)區(qū)域,所述待移動(dòng)區(qū)域包括常亮警示區(qū)域和最大警示區(qū)域,所述移動(dòng)預(yù)警區(qū)域?yàn)樗龀A辆緟^(qū)域和最大警示區(qū)域所圍成的環(huán)形區(qū)域(如圖5中的圓形區(qū)域D和X所圍成的環(huán)形區(qū)域);在本實(shí)施例中,所述運(yùn)動(dòng)指令所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)路徑上的預(yù)設(shè)尺寸范圍包含所述運(yùn)動(dòng)指令所對(duì)應(yīng)的最大警示區(qū)域。
本方案中,在接收到所述運(yùn)動(dòng)指令后,再偵測(cè)所述運(yùn)動(dòng)指令所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)路徑上的預(yù)設(shè)尺寸范圍內(nèi)是否有障礙物,其意義主要是為確定導(dǎo)覽機(jī)器人即將要進(jìn)行移動(dòng)的操作的路徑上是否存在危險(xiǎn)。其中,所述運(yùn)動(dòng)指令所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)路徑理解為:運(yùn)動(dòng)指令為前進(jìn)指令時(shí),其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)路徑就為導(dǎo)覽機(jī)器人向前前進(jìn)時(shí)要經(jīng)過(guò)的路徑;運(yùn)動(dòng)指令為后退指令時(shí),其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)路徑就為導(dǎo)覽機(jī)器人向后后退時(shí)要經(jīng)過(guò)的路徑;所述運(yùn)動(dòng)指令為左轉(zhuǎn)指令時(shí),其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)路徑則為導(dǎo)覽機(jī)器人向左轉(zhuǎn)時(shí)要經(jīng)過(guò)的路徑;運(yùn)動(dòng)指令為右轉(zhuǎn)指令時(shí),其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)路徑則為導(dǎo)覽機(jī)器人向右轉(zhuǎn)時(shí)要經(jīng)過(guò)的路徑。其中,對(duì)于前進(jìn)路徑和后退路徑上的預(yù)設(shè)尺寸范圍,可設(shè)置適量的范圍值;而對(duì)于左轉(zhuǎn)路徑和右轉(zhuǎn)路徑上,該預(yù)設(shè)尺寸范圍則需對(duì)應(yīng)設(shè)置成能覆蓋所述導(dǎo)覽機(jī)器人在轉(zhuǎn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的移動(dòng)區(qū)域的范圍值,這樣才能使偵測(cè)結(jié)果有意義。此處,該偵測(cè)操作可采用導(dǎo)覽機(jī)器人自帶的傳感器,例如,紅外傳感器、超聲波傳感器,等等。
步驟S203,所述發(fā)光控制模塊根據(jù)障礙物偵測(cè)結(jié)果來(lái)確定所述發(fā)光模塊在確定的移動(dòng)預(yù)警區(qū)域內(nèi)的區(qū)域標(biāo)定參數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,所述步驟S203包括:
實(shí)時(shí)或者定時(shí)通過(guò)配置的距離傳感器偵測(cè)障礙物距離機(jī)器人的距離d;
若偵測(cè)的距離d小于或者等于障礙物相對(duì)常亮警示區(qū)域的最小警示距離dmin(例如,障礙物與機(jī)器人的連線(xiàn)與常亮警示區(qū)域的邊界線(xiàn)的交點(diǎn),所述交點(diǎn)與機(jī)器人的距離即為障礙物相對(duì)常亮警示區(qū)域的最小警示距離),則確定所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)為預(yù)先確定的第一區(qū)域標(biāo)定參數(shù);
若偵測(cè)的距離d大于障礙物相對(duì)常亮警示區(qū)域的最小警示距離dmin,且小于或者等于障礙物相對(duì)最大警示區(qū)域的最大警示距離dmax(例如,障礙物與機(jī)器人的連線(xiàn)與最大警示區(qū)域的邊界線(xiàn)的交點(diǎn),所述交點(diǎn)與機(jī)器人的距離即為障礙物相對(duì)最大警示區(qū)域的最大警示距離),則偵測(cè)機(jī)器人當(dāng)前速度v,根據(jù)偵測(cè)的距離d和機(jī)器人當(dāng)前速度v并基于預(yù)設(shè)的第一警示參數(shù)公式(例如,所述第一警示參數(shù)公式為:f(d,v)=c+m*(v/d),c和m均為常數(shù))計(jì)算出當(dāng)前的警示參數(shù)f(d,v),根據(jù)預(yù)先確定的警示參數(shù)與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定計(jì)算的警示參數(shù)對(duì)應(yīng)的第二區(qū)域標(biāo)定參數(shù)作為所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù);
若偵測(cè)的距離d大于障礙物相對(duì)最大警示區(qū)域的最大警示距離dmax,則偵測(cè)機(jī)器人當(dāng)前速度v并確定機(jī)器人的最大設(shè)計(jì)速度vmax,根據(jù)機(jī)器人當(dāng)前速度v和最大設(shè)計(jì)速度vmax并基于預(yù)設(shè)的第二警示參數(shù)公式(例如,所述第二警示參數(shù)公式為:f(d,v)=c+n*(v/vmax),c和n均為常數(shù))計(jì)算出當(dāng)前的警示參數(shù)f(d,v),根據(jù)預(yù)先確定的警示參數(shù)與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)的映射關(guān)系,確定計(jì)算的警示參數(shù)對(duì)應(yīng)的第三區(qū)域標(biāo)定參數(shù)作為所述區(qū)域標(biāo)定參數(shù)。
上述實(shí)施例中,根據(jù)障礙物相對(duì)機(jī)器人的距離,來(lái)確定移動(dòng)警示區(qū)域的不同的區(qū)域標(biāo)定參數(shù),機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度、與行人的距離與區(qū)域標(biāo)定參數(shù)相對(duì)應(yīng),機(jī)器人速度越快,行人距離機(jī)器人越近,區(qū)域標(biāo)定參數(shù)可以設(shè)的更顯緊急(例如,燈光閃爍頻率更快),代表更強(qiáng)的警示意義。
下面提出本案的方法可采用的顯示區(qū)域劃分方式:
整體的燈光顯示范圍為以導(dǎo)覽機(jī)器人為中心,在地面上形成一圈光照區(qū)域,整個(gè)光照區(qū)域的選擇的依照以下條件:
1、區(qū)域不能太小,必須覆蓋導(dǎo)覽機(jī)器人地面上的垂直投影區(qū)域且有余量;
2、區(qū)域具備動(dòng)態(tài)可調(diào)性,必須將導(dǎo)覽機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的可能范圍給標(biāo)示出來(lái),并根據(jù)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來(lái)顯示相應(yīng)的區(qū)域;
3、警示區(qū)域不能太大,警示區(qū)域過(guò)大易造成人心理防備,進(jìn)而離導(dǎo)覽機(jī)器人太遠(yuǎn),影響用戶(hù)與導(dǎo)覽機(jī)器人的交互效果(如攝像頭不能采集到用戶(hù)的信息、麥克風(fēng)采集不到用戶(hù)的語(yǔ)音、用戶(hù)距離過(guò)遠(yuǎn)不能操作觸摸屏等)。
根據(jù)以上要求,做了如圖5所示的設(shè)計(jì),圓形區(qū)域A是導(dǎo)覽機(jī)器人的投影所產(chǎn)生的最小外接圓;圓形區(qū)域A上的左右兩個(gè)小圈是驅(qū)動(dòng)輪B,上面的小圈是從動(dòng)輪C,兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪B的位置與圓形區(qū)域A的圓心夾角為90度;導(dǎo)覽機(jī)器人的轉(zhuǎn)向就是以其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪為軸的差速運(yùn)動(dòng),假設(shè)圓形區(qū)域A的半徑為R,則圓Z區(qū)域和圓Y區(qū)域就分別是導(dǎo)覽機(jī)器人左、右轉(zhuǎn)向時(shí)所需要經(jīng)過(guò)的區(qū)域,圓Z和圓Y的邊框可用激光器件高亮突出顯示,圓Z和圓Y的半徑均為2R,左、右轉(zhuǎn)向所需要的區(qū)域就是圓Z區(qū)域和圓Y區(qū)域的并集,因此發(fā)光模塊的燈光顯示區(qū)域需要覆蓋這兩個(gè)圓形區(qū)域(即圓Z和圓Y),因此選取了這兩個(gè)圓形區(qū)域的最小外接圓作為發(fā)光模塊的燈光顯示區(qū)域面積,就是圖上的圓X區(qū)域;
參照?qǐng)D5和圖6,已知圓Z(圓心為02)和圓Y(圓心為03)的半徑為2R,與圓形區(qū)域A的圓心01的夾角為90度,04(圓X的圓心)是0203的中心,因此,圓X對(duì)應(yīng)的半徑D=2R+sin45°*R。
如果將圓X區(qū)域作為整個(gè)光影區(qū)來(lái)顯示,則不符合設(shè)計(jì)原則的第三條,警示區(qū)域太過(guò)龐大,因此,進(jìn)一步采用如下劃分方案:
1)在導(dǎo)覽機(jī)器人周?chē)鷦澏ㄒ粋€(gè)最小區(qū)(如圖5中的圓形區(qū)域D),此區(qū)域選擇為比導(dǎo)覽機(jī)器人投影面積寬5-10cm,作為常亮的警示區(qū)域,其邊框可通過(guò)激光器進(jìn)行高亮突出顯示,滿(mǎn)足上述條件1和3;
2)增加光影的顯示模式,分情形顯示,導(dǎo)覽機(jī)器人的發(fā)光控制模塊根據(jù)接收到的運(yùn)動(dòng)指令,控制發(fā)光模塊將對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)區(qū)域(即待移動(dòng)區(qū)域)標(biāo)示出來(lái),如此減少了不必要區(qū)域的顯示,如此滿(mǎn)足上述條件2和3;
具體給導(dǎo)覽機(jī)器人設(shè)計(jì)的顯示模式可包括:
1、常亮的警示區(qū)域;
2、左轉(zhuǎn)向模式,對(duì)應(yīng)顯示標(biāo)定左轉(zhuǎn)所需經(jīng)過(guò)的區(qū)域;
3、右轉(zhuǎn)向模式,對(duì)應(yīng)顯示標(biāo)定右轉(zhuǎn)所需經(jīng)過(guò)的區(qū)域;
4、前進(jìn)模式,對(duì)應(yīng)顯示標(biāo)定導(dǎo)覽機(jī)器人前方的一段扇形區(qū)域;
5、后退模式,對(duì)應(yīng)顯示標(biāo)定導(dǎo)覽機(jī)器人后方的一段扇形區(qū)域;
6、快速前進(jìn)模式,對(duì)應(yīng)顯示標(biāo)定導(dǎo)覽機(jī)器人后方的一段扇形區(qū)域,并通過(guò)激光器向前方射出顯示路徑的邊緣;
其中,各個(gè)區(qū)域顏色、亮度的分布以及顯示形式均可根據(jù)需求預(yù)先進(jìn)行設(shè)定。
需要說(shuō)明的是,以上只是本案提出的一種區(qū)域劃分方案,并不用以限定本發(fā)明方案的保護(hù)范圍,本發(fā)明方法還可適用于其它的區(qū)域劃分方案。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍,凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下,利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換,或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。