一种机器人识别危险区域的方法、机器人以及存储介质与流程

本发明涉及机器人导航领域，特别是涉及一种机器人识别危险区域的方法、机器人以及存储介质。

背景技术：

导航是机器人通过传感器感知周围环境与自身状态，实现在有障碍物的室内环境中面向目标的自主运动。

机器人在室内进行自主定位导航时，需要实现智能避障或绕障功能，由于传感器的局限性，机器人在特定区域容易产生定位漂移或定位错误等问题，在这种情况下，如果周围环境中存在台阶或自动扶梯，机器人行进到这些区域时有发生跌落或碰撞的风险。

然而，由于无法对机器人自主导航时的环境进行改造，且现有机器人还不能完全识别危险区域并智能避开，因此，需要找到一种成本低，对环境改造小的方式解决该问题。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种机器人识别危险区域的方法、机器人以及存储介质，通过在危险区域部署无线标签，控制机器人在导航时避开危险区域。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种机器人识别危险区域的方法，该方法包括：接收无线标签发射的无线信号；读取无线信号所携带的识别信息；根据识别信息辨别所在危险区域以及信号强度；根据信号强度变化，得出与危险区域之间的距离；根据距离做出反应。

其中，在接收无线标签发射的无线信号的步骤前，包括如下步骤：在危险区域布置至少一个无线标签；其中，无线标签定时发射无线信号，无线信号包括无线标签的id。

其中，在接收无线标签发射的无线信号的步骤前，还包括如下步骤：建立配置文件；其中，配置文件用于记录危险区域的编号以及危险区域内的无线标签id；其中，危险区域的编号对应所述危险区域内的无线标签id；读取配置文件中的信息并进行初始化操作。

其中，在读取无线信号所携带的识别信息的步骤中，具体包括：对接收到的所述无线信号进行解析，读取每帧无线信号所包括的无线标签id、信号强度以及时间戳。

其中，在根据识别信息辨别所在区域以及信号强度的步骤中，具体包括：根据读取的无线标签id确定当前所处的危险区域的编号并保存该编号；其中，若读取的信号强度低于设定阈值，则删除对应的无线信号。

其中，在根据识别信息辨别所在危险区域以及信号强度的步骤中，还包括：判断读取的无线标签id所对应的危险区域的编号与保存的危险区域的编号是否相同；在读取的无线标签id所对应的危险区域的编号与保存的危险区域的编号不相同时，计数为1，继续接收并解析无线信号；在读取的无线标签id所对应的危险区域的编号与保存的危险区域的编号相同时，将信号强度与时间戳加入当前所处的危险区域的标签信息列表中。

其中，在计数为1，继续接收并解析无线信号的步骤后，还包括：判断读取的无线标签id所对应的危险区域的编号与上一次读取的无线标签id所对应的危险区域的编号是否相同；在读取的无线标签id所对应的危险区域的编号与上一次读取的无线标签id所对应的危险区域的编号相同时，计数加1，否则计数清零；当计数大于2时，将保存的危险区域的编号切换至最近一次读取的无线标签id所对应的危险区域的编号，并保存对应的危险区域的编号，读取对应的危险区域的信息并进行初始化操作，继续接受和处理无线信号。

其中，在将所述信号强度与所述时间戳加入当前所处的危险区域的标签信息列表中的步骤中，进一步包括：判断时间戳与当前时间的差值是否超过设定时间；在时间戳与当前时间的差值超过设定时间时，删除信号强度与时间戳，接续接收并解析无线信号；在时间戳与当前时间的差值没有超过设定时间时，保留信号强度与时间戳，接续接收并解析无线信号。

其中，在根据信号强度变化，得出与危险区域之间的距离的步骤中，具体包括：计算设定时间内标签信息列表中保存的信号强度的平均值，并根据平均值估算到危险区域的距离。

其中，在根据距离做出反应的步骤中，反应具体包括减速、停止以及反向离开。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种机器人，包括：无线信号接收器，用于接收无线标签发射的无线信号；计算单元，该计算单元耦接无线信号接收器，用于计算到危险区域的距离；处理器，该处理器耦接计算单元，用于根据距离执行相应的反应；存储器，用于存储程序数据，该程序数据被执行时可实现上述任一项所述的机器人识别危险区域的方法中的步骤。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述任一项所述的机器人识别危险区域的方法中的步骤。

本发明的有益效果是：本发明通过在危险区域布置周期性发射无线信号的无线标签，使机器人通过检测并接收无线标签发射的无线信号，从而得出与危险区域的距离，并根据不同距离执行相应的反应避开危险区域。通过本发明提供的方法及设备，降低了机器人在危险区域发生跌落或碰撞等风险，避免了对环境进行改造，降低了机器人所应用的场所的施工要求，节省了成本。

附图说明

图1是本发明机器人识别危险区域的方法一实施方式的流程示意图；

图2是图1步骤13的一实施方式的流程示意图；

图3是图1步骤13的另一实施方式的流程示意图；

图4是本发明机器人一实施方式的结构示意图；

图5是本发明计算机可读存储介质一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，本文中使用的术语“包括”、“包含”或者其他任何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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面将结合附图，详细描述本发明实施例的机器人识别危险区域的方法、机器人以及计算机可读存储介质。应注意，这些实施例并不是用来限制本发明公开的范围。

请参阅图1，图1是本发明机器人识别危险区域的方法一实施方式的流程示意图，包括：

s11：接收无线标签发射的无线信号。

在本发明的实施例中，机器人的应用环境为商场、展馆等室内场景。

在本发明的实施例中，在机器人进行室内自主导航之前，需要在室内环境的某些特定区域部署无线标签。

具体地，特定区域指的是台阶或自动扶梯等地方，由于机器人在这些特定区域有发生跌落或碰撞的风险，在本文中，将这些特定区域统称为“危险区域”。

在本发明的实施例中，部署的无线标签数量至少为一个。

具体地，根据室内场景的不同应用环境，每个危险区域均可以部署一个或多个标签，无线标签的具体个数由使用环境中危险区域的数量决定，本发明实施例不做具体限制。

在本发明的实施例中，无线标签可以周期性地发射无线信号，机器人的接收器可以检测并接收无线标签发射的无线信号。

可选地，无线标签与机器人接收器使用的无线信号包括蓝牙、蓝牙ibeacon、zigbee、wifi中的至少一种。

可选地，无线信号包括无线标签的id信息或mac信息。

其中，无线标签的id信息或mac信息用于标识无线标签的身份。

在本发明的实施例中，在机器人进行室内自主导航之前，还需要在机器人的存储器中建立配置文件。

具体地，配置文件记录机器人应用环境中所有危险区域的编号以及危险区域内所有的无线标签的id信息。

在本发明的实施例中，机器人启动自主导航程序时需读取配置文件中的信息并进行初始化操作。

具体地，在进行初始化操作时，机器人当前所处的区域被设置为空，且当前所处区域的信号缓存强度记录被清空，所处区域内无线标签的当前最强信号强度为一个极小值。

可选地，极小值的设定区间为-10000～-1000dbm。

在本发明的实施例中，在机器人移动至靠近危险区域的过程中，机器人的接收器可以检测到危险区域内无线标签发射的无线信号，并接收该无线信号。

s12：读取无线信号所携带的识别信息。

在本发明的实施例中，机器人接收到无线标签发射的无线信号后，对接收的无线信号进行解析，读取每帧无线信号所包含的数据。

具体地，机器人读取每帧数据所包括的无线标签id、信号强度以及时间戳等信息。

s13：根据识别信息辨别所在区域以及信号强度。

在本发明的实施例中，机器人的配置文件中记录的危险区域的编号与该危险区域内布置的无线标签的id相对应，机器人通过解析无线信号读取的无线标签id确定该无线标签所对应的危险区域的编号，从而确定当前所处的危险区域。

在本发明的实施例中，机器人识别危险区域的关键技术在于室内距离的精确确定，而基于wifi信号强度确定室内距离的技术主要是利用wifi信号在传播途径中发生衰减的原理实现位置推算。

具体地，机器人在导航的过程中，距离危险区域以及危险区域中布置的无线标签的距离在发生变化，根据室内wifi信号强度随距离变化这一物理特性，接收器接收到的信号强度也随距离变化。

在本发明的实施例中，机器人离某一危险区域越远，接收器接收到的该危险区域中无线标签发射的无线信号强度越弱。

在本发明的实施例中，机器人接收的理想的信号强度区间为-100～-20dbm，在实际使用中，可能会存在一定偏差，例如信号强度区间更小。

由于信号强度测距的精确度与距离有关，距离越远测距越不准确，得到的结果与实际距离存在较大误差，因而需要设定一个信号强度阈值，判断所读取的无线信号的信号阈值是否小于设定阈值。

具体地，若读取的无线信号的信号强度低于设定阈值，则该无线信号的使用价值较低，机器人自动删除该无线信号。

具体地，若读取的无线信号的信号强度高于设定阈值，则根据该无线信号所携带的识别信息确定所处的危险区域，保存该危险区域的编号。

其中，设定阈值与所使用的无线标签的发射功率、无线标签的天线灵敏度以及接收器的天线灵敏度中的至少一者相关。

可选地，信号强度设定阈值为-80dbm。

在本发明的实施例中，机器人进入某一危险区域并保存该危险区域的编号后继续移动，接收器不断接收无线信号并读取无线信号包含的无线标签的id，并根据无线标签的id判断该id对应的危险区域的编号与当前所保存的危险区域是否相同。

请参阅图2，图2是图1步骤13的一实施方式的流程示意图，包括：

s211：判断读取的无线标签id所对应的危险区域的编号与保存的危险区域的编号是否相同。

在本步骤中，机器人接收无线信号并解析，通过配置文件中记录的无线标签id与危险区域编号的对应关系进行判断。

具体地，在判断结果为是时，进行s212；在判断结果为否时，进行s213。

s212：保留当前保存的危险区域的编号。

在本步骤中，机器人保留之前保存的危险区域的编号，继续接收无线信号并解析。

s213：计数为1。

在本步骤中，还需判断无线信号的信号强度是否大于当前记录的危险区域内无线标签的当前最强信号强度。

具体地，若该无线信号的信号强度大于当前记录的危险区域内无线标签的当前最强信号强度，则计数为1，反之，则进行s212，机器人保留之前保存的危险区域的编号。

s214：继续接收并解析无线信号，判断读取的无线标签id所对应的危险区域的编号与上一次读取的无线标签id所对应的危险区域的编号是否相同。

在本步骤中，机器人保留之前保存的危险区域的编号，继续接收无线信号并解析。

具体地，在判断结果为是，即连续两次读取的危险区域的编号相同，但与之前保存的危险区域的编号不同时，进行s215；在判断结果为否时，进行s217。

s215：计数加1。

在本步骤中，之前的计数加1。机器人继续接收无线信号并解析，重复s214。

s216：当计数大于2时，将保存的危险区域的编号切换至最近一次读取的无线标签id所对应的危险区域的编号，并保存对应的危险区域的编号。

在本步骤中，当计数大于2，即机器人至少连续三次读取的无线标签id所对应的危险区域的编号均与之前保存的危险区域的编号不同，且连续三次读取的无线标签id所对应的危险区域的编号均相同时，切换机器人所在的危险区域。

s217：计数清零。

在本步骤中，之前的计数清零，机器人保留之前保存的危险区域的编号。

具体地，切换危险区域时，机器人读取配置文件中切换后的危险区域的编号以及读取该危险区域内标签的最强信号强度，清空信号强度缓存，并进行初始化操作。

其中，信号强度缓存指的是存储器缓存的最近一段时间内机器人接收到的之前保存的危险区域中的无线标签的id、时间戳以及信号强度。

进一步地，机器人继续接收和解析无线信号，处理无线信号包含的信息。

请参阅图3，图3是图1步骤13的另一实施方式的流程示意图，包括：

s311：判断读取的无线标签id所对应的危险区域的编号与保存的危险区域的编号是否相同。

在本步骤中，机器人接收无线信号并解析，通过配置文件中记录的无线标签id与危险区域编号的对应关系进行判断。

具体地，在判断结果为是时，进行s312；在判断结果为否时，进行s315。

s312：将信号强度与时间戳加入标签信息列表。

在本步骤中，将读取的无线信号的信号强度与时间戳加入当前保存的危险区域的标签信息列表中，并更新标签信息列表中对应的标签的最近一帧无线信号的信号强度与时间戳。

s313：判断时间戳与当前时间的差值是否超过设定时间。

在本步骤中，时间戳与当前时间的差值为当前时间减去时间戳的时长。

具体地，在判断结果为是时，进行s315；在判断结果为否时，进行s314。

可选地，设定时间为0.5～2秒。

s314：删除信号强度与时间戳。

在本步骤中，删除标签信息列表中与当前时间的差值超过设定时间的信号强度与时间戳。

s315：继续接收并解析无线信号。

在本步骤中，保留在设定时间内更新的无线信号及其包含的信号强度与时间戳，机器人继续接收无线信号并解析，通过配置文件中记录的无线标签id与危险区域编号的对应关系进行判断。

s14：根据所在区域的信号强度变化，得出与危险区域之间的距离。

在本发明的实施例中，删除标签信息列表中接收时间在设定时间前的数据，计算最近设定时间内标签信息列表中保存的当前危险区域内的信号强度缓存中所有信号强度的平均值，根据计算得到的平均信号强度估算距离，输出结果，并继续接收和和解析无线信号，处理无线信号包含的信息。

具体地，输出的结果包括危险区域的编号、机器人距离危险区域的距离以及时间。

可选地，在计算所有信号强度的平均值的步骤中，可去掉最大值和/或最小值。

可选地，在根据计算得到的平均信号强度估算距离的步骤中，可事先通过测试得到估算的信号强度与距离的对应关系，将平均信号强度的具体数值代入公式，得出机器人与危险区域的距离。

s15：根据距离做出反应。

在本发明的实施例中，机器人根据计算出的与危险区域的距离，做出反应。

具体地，根据距离的不同，例如，当与危险区域的距离大于设定阈值时，机器人正常运行；当与危险区域的距离小于设定阈值时，机器人可采取减速、停止以及反向离开等不同的反应来避开危险区域；当与危险区域的距离等于设定阈值时，机器人可根据需要执行上述行为中的任意一种。

在本发明的其他实施例中，也可直接根据信号强度的不同做出相应的反应。例如，当接收的信号强度大于设定阈值时，机器人可采取减速、停止以及反向离开等不同的反应来避开危险区域；当接收的信号强度小于设定阈值时，机器人正常运行；当接收的信号强度等于设定阈值时，机器人可根据需要执行上述行为中的任意一种。

请参阅图4，图4是本发明机器人一实施方式的结构示意图，该机器人包括无线信号接收器41、计算单元42、处理器43、存储器44。

无线信号接收器41，用于接收无线标签发射的无线信号。

具体地，无线信号接收器41接收到无线标签发射的无线信号后，对接收的无线信号进行解析，读取每帧无线信号所包含的数据。

计算单元42，耦接无线信号接收器41，用于计算到危险区域的距离。

具体地，计算单元42计算最近设定时间内标签信息列表中保存的当前危险区域内的信号强度缓存中所有信号强度的平均值，根据计算得到的平均信号强度估算距离，输出结果。

处理器43，耦接计算单元42，用于根据计算出的距离执行相应的反应。

具体地，根据距离的不同，例如，当与危险区域的距离大于设定阈值时，机器人正常运行；当与危险区域的距离小于设定阈值时，机器人可采取减速、停止以及反向离开等不同的反应来避开危险区域；当与危险区域的距离等于设定阈值时，机器人可根据需要执行上述行为中的任意一种。

存储器44，用于存储程序数据，该程序数据被执行时可实现如上述任一方法实施例中所述的机器人识别危险区域的方法中的具体步骤。

区别于现有技术，本发明通过在危险区域布置周期性发射无线信号的无线标签，使机器人装载的无线信号接收器可以检测以及接收无线标签发射的无线信号，继而计算单元通过信号强度计算得出与危险区域的距离，处理器根据不同距离执行相应的反应使机器人及时避开危险区域，降低了机器人在危险区域发生跌落或碰撞等风险，避免了对室内环境进行改造，降低了机器人所应用的场所的施工要求，进一步节省了成本。

请参阅图5，图5是本发明计算机可读存储介质一实施方式的结构示意图。

计算机可读存储介质50包括计算机可读存储介质50上存储的计算机程序501，所述计算机程序501被上述处理器执行时实现上述任一方法实施例中的步骤或者上述方法实施例中机器人对应执行的步骤。

具体地，集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质50中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质50中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的计算机可读存储介质50包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。