CN113119128A - 机器人及其运行控制方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人及其运行控制方法、电子设备及存储介质，用于解决现有的机器人受环境因素影响测距容易失准的技术问题。机器人包括：环境光采集单元，被配置为采集所处工作环境的环境光数据；红外线发射单元，被配置为向工作环境中发射红外线信号；红外线接收单元，被配置为接收红外线信号被环境物体反射的反射红外线信号，并基于反射红外线信号生成电信号变化数据；控制单元，能够根据环境光数据和电信号变化数据控制机器人运行。上述公开的机器人根据环境光数据修正电信号对于距离的预测，保证机器人在不同环境中的正确运行。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人及其运行控制方法、电子设备及存储介质。
背景技术
大部分机器人的测距功能是利用红外线来实现，其原理如下：红外线发射单元向工作环境中发射特定频率的红外线信号，经过环境物体表面后发生反射，被红外线接收单元接收，引起红外线接收电路的电压变化，控制单元根据电压差值变化来判断机器与环境物体之间的距离。电压变化差值越大，说明发射的红外线强度越强，机器与环境物体的距离越近；电压变化差值越小，说明反射的红外线强度越弱，即机器人与环境物体的距离越远。通常会预先设置一个表征标准距离的标准电压差值(即判断阈值)，根据机器与环境物体间的检测距离与标准距离的大小，指示机器人执行不同的动作。
然而，现有技术的机器人在室外或阳光充足等强红外线强度环境中工作时，测距时常常会出现误判失准。
发明内容
本发明提供了一种机器人及其运行控制方法、电子设备及存储介质，用于解决现有的机器人受环境因素影响测距容易失准的技术问题。
本发明提供了一种机器人，包括：
环境光采集单元，被配置为采集所处工作环境的环境光数据；
红外线发射单元，被配置为向工作环境中发射红外线信号；
红外线接收单元，被配置为接收所述红外线信号被环境物体反射的反射红外线信号，并基于所述反射红外线信号生成电信号变化数据；
控制单元，能够根据所述环境光数据和所述电信号变化数据控制所述机器人运行。
可选地，所述环境光采集单元选自红外线传感器、光传感器、光照度传感器、阳光传感器、环境传感器、太阳光传感器、紫外光传感器、磁光效应传感器、光纤传感器、光敏元件、红外线接收管、红外线接收头、红外接收二极管、半导体光敏元件、光敏电阻、光敏二极管、光电二极管、光电三极管及光电晶体管中的至少一种。
可选地，所述电信号变化数据为电压信号变化数据或电流信号变化数据。
本发明还提供了一种机器人运行控制方法，所述机器人设置有环境光采集单元、红外线发射单元、红外线接收单元和控制单元；所述方法包括：
通过所述环境光采集单元采集所述机器人当前所处环境的环境光数据，并将所述环境光数据发送至所述控制单元；
通过所述红外线发射单元向工作环境中发射红外线信号；
通过所述红外线接收单元接收经环境物体反射的反射红外线信号，并基于所述反射红外线信号生成电信号变化数据；
通过所述控制单元根据所述环境光数据和所述电信号变化数据控制所述机器人运行。
可选地，所述通过所述控制单元根据所述环境光数据和所述电信号变化数据控制所述机器人运行的步骤，包括：
通过所述控制单元获取所述环境光数据对应的判断阈值；
通过所述控制单元根据所述判断阈值和所述电信号变化数据确定所述机器人的运行模式；
通过所述控制单元基于所述运行模式控制所述机器人运行。
可选地，所述通过所述控制单元根据所述判断阈值和所述电信号变化数据确定所述机器人的运行模式的步骤，包括：
当所述控制单元判断所述电信号变化数据对应的数值大于所述判断阈值时，判定所述机器人与所述环境物体的距离小于预设标准距离，确定所述机器人的运行模式为第一运行模式。
可选地，所述通过所述控制单元根据所述判断阈值和所述电信号变化数据确定所述机器人的运行模式的步骤，包括：
当所述控制单元判断所述电信号变化数据对应的数值小于所述判断阈值时，判定所述机器人与所述环境物体的距离大于预设标准距离，确定所述机器人的运行模式为第二运行模式。
可选地，所述环境光数据为光强度、光照强度、阳光强度、环境光强度、太阳光强度、紫外光强度、磁光效应程度中的至少一种。
本发明还提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如上任一项所述的机器人运行控制方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如上任一项所述的机器人运行控制方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明通过在机器人上设置环境光采集单元来采集环境光数据，并通过红外线接收单元来接收环境物体反射红外线发射单元发射的红外线信号所产生的反射红外线信号，以基于所接收到的反射红外线信号生成表征预测距离的电信号。从而根据环境光数据修正电信号对于距离的预测，保证机器人在不同环境中的正确运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有技术中机器人在不同环境下红外线接收单元电路的电压变化示意图；
图2为本发明实施例提供的一种机器人的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种机器人运行控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种机器人及其运行控制方法、电子设备及存储介质，用于解决现有的机器人受环境因素影响测距容易失准的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
机器人在室外或阳光充足等强红外线强度环境中工作时，测距误判失准的原因主要是：当机器人进入上述环境中时，红外线接收单元会由于接收了环境中的红外线而达到较饱和状态，致使红外线接收电路的基准电压升高。此时，即使机器人与环境物体的距离小于标准距离，反射的红外线也只能引起红外线接收电路微弱的电压变化，如图1所示。在这种情况下，差值无法达到所设置的判断阈值，从而使机器人处于一直执行检测距离小于标准距离时对应的动作，使机器人无法正确工作。
针对上述问题，可将判断阈值对应地调低至阳光下红外线接收电路的电压差值，或增强红外线发射单元的发射功率，或增大红外线接收单元输出的电信号变化数据，从而消除阳光中的红外线的影响。例如，当机器人在正常环境中运行的原判断阈值为50时，在阳光条件下，可以选择将判断阈值调整为20。但是，当机器人重新回到正常环境中运行时，新的判断阈值便无法满足正常环境下的工作需求，即两种环境只能兼顾其一。
为了解决上述问题，本发明通过在机器人上设置环境光采集单元来采集环境光数据，并通过红外线接收单元来接收环境物体反射红外线发射单元发射的红外线信号所产生的反射红外线信号，以基于所接收到的反射红外线信号生成表征预测距离的电信号，从而根据环境光数据修正电信号对于距离的预测，保证机器人在不同环境中的正确运行。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种机器人的结构示意图。
本发明提供的一种机器人，包括：
环境光采集单元11，被配置为采集所处工作环境的环境光数据；
红外线发射单元12，被配置为向工作环境中发射红外线信号；
红外线接收单元13，被配置为接收所述红外线信号被环境物体反射的反射红外线信号，并基于所述反射红外线信号生成电信号变化数据；
控制单元14，能够根据所述环境光数据和所述电信号变化数据控制所述机器人运行。
在本发明实施例中，红外线发射单元12可以向工作环境中发射特定频率的红外线信号，该红外线信号经过环境物体表面反射后，被红外线接收单元13接收，从而引起红外线接收单元13的接收电路的电信号变化。通常，电信号的变化幅度与红外线信号强度有关，而红外线信号强度可以表征机器人与环境物体的预测距离，因此，在实际应用中，可以通过电信号的变化情况来预测机器人与环境物体的距离。在一个示例中，该电信号可以为电压信号，也可以为电流信号等，本领域技术人员可以根据实际需要设置。
以电压为例，在本发明实施例中的，当反射的红外线强度越大时，电压的变化差值越大，表征机器人与环境物体的距离越近，反之则越远。根据距离远近，机器人可以执行不同的运行行为。
然而，当机器人运行在室外或阳光充足等强红外线强度环境中时，环境中的红外线会导致红外线接收单元13在未接收到反射红外线信号时，接收电路的基准电压处于较高水平；致使在接收到反射红外线信号后，产生的电压变化程度较小，其所表征的距离与实际距离产生偏差。
因此，本发明实施例引入了环境光采集单元11，环境光采集单元11可以采集机器人当前所处环境的环境光数据，并将该环境光数据发送至控制单元14。控制单元14可以采用环境光数据调整判断阈值，从而修正阳光环境下红外线检测得到的距离的距离偏差，使得机器人基于正确的与环境物体之间的距离，执行相应的运行动作。
需要说明的是，本发明实施例对机器人的形状、大小、材质等不作具体限制；对环境光采集单元11、红外线发射单元12和红外线接收单元13在机器人上的实际安装位置不作具体限制。
在一个示例中，环境光采集单元11可以选自红外线传感器、光传感器、光照度传感器、阳光传感器、环境传感器、太阳光传感器、紫外光传感器、磁光效应传感器、光纤传感器、光敏元件、红外线接收管、红外线接收头、红外接收二极管、半导体光敏元件、光敏电阻、光敏二极管、光电二极管、光电三极管及光电晶体管中的至少一种。本发明实施例对环境光采集单元11的选择不作具体限制。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
在一个示例中，控制单元14为单片微型计算机、可编程逻辑控制器、嵌入式处理器、微控制器单元、数字信号处理器、CPU、微处理器、微控制器中的至少一种。本发明实施例对控制单元的选择不作具体限制。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
本发明通过在机器人上设置环境光采集单元来采集环境光数据，并通过红外线接收单元来接收环境物体反射红外线发射单元发射的红外线信号所产生的反射红外线信号，以基于所接收到的反射红外线信号生成表征预测距离的电信号。从而根据环境光数据修正电信号对于距离的预测，保证机器人在不同环境中的正确运行。
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种机器人运行控制方法的步骤流程图。
本发明实施例提供的一种机器人运行控制方法，机器人设置有环境光采集单元、红外线发射单元、红外线接收单元和控制单元；方法包括：
步骤301，通过环境光采集单元采集机器人当前所处环境的环境光数据，并将环境光数据发送至控制单元；
在本发明实施例中，可以通过在机器人上设置环境光采集单元，用以采集机器人实时所处的环境的环境光数据，根据所采集的环境光数据，可以分析环境中的红外线强度，以判断机器人当前所处环境是正常环境还是强红外线强度环境。
其中，环境光数据为光强度、光照强度、阳光强度、环境光强度、太阳光强度、紫外光强度、磁光效应程度中的至少一种。
步骤302，通过红外线发射单元向工作环境中发射红外线信号；
步骤303，通过红外线接收单元接收经环境物体反射的反射红外线信号，并基于反射红外线信号生成电信号变化数据；
在本发明实施例中，机器人可以通过红外线发射单元向工作环境中发射红外线信号，环境物体会将红外线信号进行反射，反射的红外线信号有一部分会被红外线接收单元所捕捉。这部分反射红外线信号会对红外线接收单元的接收电路产生影响，产生电信号变化数据。以电压为例，当接收到的红外线信号越多，电压增量越大。而环境物体离机器人越近，红外线接收单元所能捕捉到的红外线就越多，因此电信号的大小能大致反映环境物体与机器人的距离。
需要说明的是，在本发明实施例中，环境物体可以地面、墙壁、家具等物体，具体根据机器人所处环境和工作情形确定。
步骤304，通过控制单元根据环境光数据和电信号变化数据控制机器人运行。
在获取到环境光数据和电信号变化数据后，可以根据环境光数据和电信号变化数据控制机器人运行。
在一个示例中，步骤304可以包括以下子步骤：
S41，通过控制单元获取环境光数据对应的判断阈值；
S42，通过控制单元根据判断阈值和电信号变化数据确定机器人的运行模式；
S43，通过控制单元基于运行模式控制机器人运行。
在本发明实施例中，机器人控制单元可以在软件程序上设置判断阈值，作为控制机器人执行不同动作的依据，而受环境因素影响，判断阈值不是一直不变的，这是由于环境中的红外线会影响到红外线接收电路的基准电压，导致测得的距离与实际距离之间存在偏差。
例如，假设机器人在正常环境中运行的原判断阈值为50，对应的标准距离为10cm，当红外线接收电路的电信号变化数据对应的数值超过50时，则机器人可以触发进入第一运行模式，进行如减速、转弯、后退等避障操作。当红外线接收电路的电信号变化数据对应的数值小于50时，则可以执行第二运行模式，如保持当前速度直行等。而机器人在从正常环境进入室外或阳光充足等强红外线强度环境中时，环境中的红外线强度会变高，红外线接收单元的红外线接收电路就会由于接收了阳光中的红外线而达到较饱和状态，导致红外线接收电路的基准电压升高，此时，即使机器人与环境物体的距离小于标准距离，反射红外线也只能引起红外线接收电路微弱的电信号变化，使得变化程度达不到正常环境对应的判断阈值，从而使机器人一直执行第二运行模式。而实际上机器人与环境物体之间的距离要小于所测定的距离。因此，当机器人从正常环境进入到阳光环境中时，需要适当降低判断阈值，以避免误判距离导致的运行错误。
由于不管是在正常环境还是在强红外线强度环境中，红外线强度都不是一成不变地，因此，在本发明实施例中，可以预先为不同的红外线强度设置不同的判断阈值。当通过环境光采集单元采集到环境光数据时，可以根据环境光数据计算得到红外线强度，从而获取相应的判断阈值，并通过比对采集的电信号变化数据的数值与判断阈值之间的大小，来确定机器人的运行模式。
需要说明的是，根据实际使用需要的不同，同一个环境红外线强度也可以对应设置超过1个的判断阈值，并根据判断阈值设置超过两种的运行模式，使得机器人的运行模式更多元化，适应不同环境的需要。
本发明通过在机器人上设置环境光采集单元来采集环境光数据，并通过红外线接收单元来接收环境物体反射红外线发射单元发射的红外线信号所产生的反射红外线信号，以基于所接收到的反射红外线信号生成表征预测距离的电信号。从而根据环境光数据修正电信号对于距离的预测，保证机器人在不同环境中的正确运行。
本发明实施例还提供了一种电子设备，设备包括处理器以及存储器：
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行本发明任一实施例的机器人运行控制方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行本发明任一实施例的机器人运行控制方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种机器人，其特征在于，包括：
环境光采集单元，被配置为采集所处工作环境的环境光数据；
红外线发射单元，被配置为向工作环境中发射红外线信号；
红外线接收单元，被配置为接收所述红外线信号被环境物体反射的反射红外线信号，并基于所述反射红外线信号生成电信号变化数据；
控制单元，能够根据所述环境光数据和所述电信号变化数据控制所述机器人运行。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述环境光采集单元选自红外线传感器、光传感器、光照度传感器、阳光传感器、环境传感器、太阳光传感器、紫外光传感器、磁光效应传感器、光纤传感器、光敏元件、红外线接收管、红外线接收头、红外接收二极管、半导体光敏元件、光敏电阻、光敏二极管、光电二极管、光电三极管及光电晶体管中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述电信号变化数据为电压信号变化数据或电流信号变化数据。
4.一种机器人运行控制方法，其特征在于，所述机器人设置有环境光采集单元、红外线发射单元、红外线接收单元和控制单元；所述方法包括：
通过所述环境光采集单元采集所述机器人当前所处环境的环境光数据，并将所述环境光数据发送至所述控制单元；
通过所述红外线发射单元向工作环境中发射红外线信号；
通过所述红外线接收单元接收经环境物体反射的反射红外线信号，并基于所述反射红外线信号生成电信号变化数据；
通过所述控制单元根据所述环境光数据和所述电信号变化数据控制所述机器人运行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制单元根据所述环境光数据和所述电信号变化数据控制所述机器人运行的步骤，包括：
通过所述控制单元获取所述环境光数据对应的判断阈值；
通过所述控制单元根据所述判断阈值和所述电信号变化数据确定所述机器人的运行模式；
通过所述控制单元基于所述运行模式控制所述机器人运行。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制单元根据所述判断阈值和所述电信号变化数据确定所述机器人的运行模式的步骤，包括：
当所述控制单元判断所述电信号变化数据对应的数值大于所述判断阈值时，判定所述机器人与所述环境物体的距离小于预设标准距离，确定所述机器人的运行模式为第一运行模式。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制单元根据所述判断阈值和所述电信号变化数据确定所述机器人的运行模式的步骤，包括：
当所述控制单元判断所述电信号变化数据对应的数值小于所述判断阈值时，判定所述机器人与所述环境物体的距离大于预设标准距离，确定所述机器人的运行模式为第二运行模式。
8.根据权利要求4所述的机器人运行控制方法，其特征在于，所述环境光数据为光强度、光照强度、阳光强度、环境光强度、太阳光强度、紫外光强度、磁光效应程度中的至少一种。
9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求4-8任一项所述的机器人运行控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求4-8任一项所述的机器人运行控制方法。
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