自动跟随机器人、方法、装置和存储介质与流程

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种自动跟随机器人、方法、装置和存储介质。

背景技术：

随着电网规模的增大、电压等级的提高，对供电安全可靠性要求也更加严格，变电站正常运行成为保障电力系统供电安全的重要环节。目前中国电网巡检作业采用机器人进行变电站巡检已成为变电站运维的重要组成部分。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的机器人使用复杂且成本高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种复杂度低且成本低的自动跟随机器人、方法、装置和存储介质。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种自动跟随机器人，包括第一信号接收装置，第二信号接收装置，用于连接机器人的舵机的控制器，以及设于跟随对象上的信号发射装置；信号发射装置分别连接第一信号接收装置、第二信号接收装置和控制器；第一信号接收装置设于机器人的一侧；第二信号接收装置设于机器人的另一侧；

信号发射装置向第一信号接收装置传输第一信号，向第二信号接收装置传输第二信号；信号发射装置提取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并传输给控制器；控制器处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理的结果向舵机传输转向信号；其中，第一信号的信号参数包括第一信号的信号强度；第二信号的信号参数包括第二信号的信号强度。

在其中一个实施例中，控制器获取第一信号的信号强度与第二信号的信号强度的差值，并采用pid算法对差值进行处理，得到转向信号，将转向信号传输给舵机。

在其中一个实施例中，控制器判断第一信号的信号强度或第二信号的信号强度是否大于预设阈值；若判断的结果为是，控制器向舵机传输减速信号。

在其中一个实施例中，信号发射装置为主蓝牙；第一信号接收装置为第一从蓝牙；第二信号接收装置为第二从蓝牙；

主蓝牙向第一从蓝牙传输第一信号，向第二从蓝牙传输第二信号；主蓝牙从协议栈中提取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并向控制器传输。

在其中一个实施例中，还包括定位设备；定位设备与控制器连接；

控制器接收定位设备传输的数据，并将数据转换为坐标数据。

在其中一个实施例中，还包括远程终端；远程终端连接控制器；

控制器向远程终端传输坐标数据。

在其中一个实施例中，还包括重量传感器；重量传感器连接控制器。

本发明实施例还提供了一种基于上述自动跟随机器人的自动跟随方法，包括步骤：

获取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数；第一信号的信号参数为信号发射装置对第一信号接收装置进行数据提取得到；第二信号的信号参数为信号发射装置对第二信号接收装置进行数据提取得到；

处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理结果向舵机传输转向信号。

本发明实施例还提供了一种机器人自动跟随装置，包括：

信号强度获取模块，用于获取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数；第一信号的信号参数为信号发射装置对第一信号接收装置进行数据提取得到；第二信号的信号参数为信号发射装置对第二信号接收装置进行数据提取得到；

转向模块，用于处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理结果向舵机传输转向信号。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述自动跟随方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请提供的自动跟随机器人，包括第一信号接收装置，第二信号接收装置，用于连接机器人的舵机的控制器，以及设于跟随对象上的信号发射装置。信号发射装置向第一信号接收装置传输第一信号，向第二信号接收装置传输第二信号；信号发射装置提取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并向控制器传输；控制器处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理结果向舵机传输转向信号。通过第一信号接收装置、第二信号接收装置及信号发射装置，得到第一信号的信号参数和第二信号的信号参数。根据信号参数可以得到机器人相较于跟随对象的偏离角，通过对偏离角进行处理，向舵机传输转向信号，从而实现自动跟随。目前传统的自动跟随机器人由计算机通过实况视频来指定所跟随的对象并根据传感器的数据作为依据来通过计算机实现避开障碍物，或是根据传感器来判断跟随对象的速度和方向进行跟随动作。相较于传统的自动跟随机器人，本申请不需要成本高昂的传感器进，具有成本低易于推广的优点。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一个实施例中自动跟随机器人的第一示意性结构框图；

图2为一个实施例中自动跟随机器人的第二示意性结构框图；

图3为一个实施例中自动跟随机器人的第三示意性结构框图；

图4为一个实施例中自动跟随机器人的第四示意性结构框图；

图5为另一个实施例中自动跟随方法的流程示意图；

图6为一个实施例中自动跟随装置的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种自动跟随机器人，包括第一信号接收装置10，第二信号接收装置20，用于连接机器人的舵机的控制器30，以及设于跟随对象上的信号发射装置40；信号发射装置30分别连接第一信号接收装置10、第二信号接收装置20和控制器30；；第一信号接收装置10设于机器人的一侧；第二信号接收装置20设于机器人的另一侧；

信号发射装置40向第一信号接收装置10传输第一信号，向第二信号接收装置20传输第二信号；信号发射装置40提取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并向控制器30传输；控制器30处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理结果向舵机传输转向信号；其中，第一信号的信号参数包括第一信号的信号强度；第二信号的信号参数包括第二信号的信号强度。

其中，第一信号接收装置和第二信号接收装置均为接收信号的设备；信号发射装置为发射信号的设备。

具体地，信号发射装置可以为本领域任意一种能够发射信号的设备，在此不做具体限定；信号接收装置可以为本领域任意一种能够接收信号的设备，在此不做具体限定。第一信号和第二信号可以为电信号。

信号发射装置向第一信号接收装置传输第一信号，向第二信号接收装置传输第二信号。信号发射装置提取第一信号和第二信号的信号参数。信号参数可以包括幅值、频率、相位及信号强度等。例如：获取第一信号的相位和第二信号的相位，根据第一信号与第二信号的相位差得到跟随对象相对于机器人的倾斜角，以及跟随对象与第一接收装置和第二接收装置的距离差。需要说明的是，第一信号接收装置和第二信号接收装置与自动跟随对象(也即信号发射装置)存在距离差，第一信号和第二信号之间的相位差与该距离差存在比例关系。控制器根据相位差，控制机器人转向，以使距离差为零，也即相位差为零，倾斜角为零。又如：获取第一信号的信号强度和第二信号的信号强度，根据第一信号的信号强度和第二信号的信号强度的差，得到跟随对象相对于机器人的倾斜角以及跟随对象与第一接收装置和第二接收装置的距离差。需要说明的是，第一信号接收装置和第二信号接收装置与自动跟随对象(也即信号发射装置)存在距离差，第一信号和第二信号之间的信号强度差与该距离差存在比例关系。控制器根据信号强度差，控制机器人转向，以使距离差为零。

在一个示例中，控制器可以通过任意一种手段处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数。在一个具体示例中，对第一信号的信号参数与第二信号的信号参数作差，控制器根据平均值向舵机传输转向信号。在另一个示例中，对第一信号的信号参数与第二信号的信号参数作差，得到信号参数差值，再获取预设时段的信号参数差值。将得到的各信号参数的差值进行求平均值，控制器根据平均值向舵机传输转向信号。

控制器的类型不受限制，可以根据实际应用情况进行设置，例如，可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，只要能进行处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理结果向舵机传输转向信号即可。

上述自动跟随机器人，包括第一信号接收装置，第二信号接收装置，用于连接机器人的舵机的控制器，以及设于跟随对象上的信号发射装置。信号发射装置向第一信号接收装置传输第一信号，向第二信号接收装置传输第二信号；信号发射装置提取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并向控制器传输；控制器处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理结果向舵机传输转向信号。通过第一信号接收装置、第二信号接收装置及信号发射装置，得到第一信号的信号参数和第二信号的信号参数。根据信号参数可以得到机器人相较于跟随对象的偏离角，通过对偏离角进行处理，向舵机传输转向信号，从而实现自动跟随。目前传统的自动跟随机器人由计算机通过实况视频来指定所跟随的对象并根据传感器的数据作为依据来通过计算机实现避开障碍物，或是根据传感器来判断跟随对象的速度和方向进行跟随动作。相较于传统的自动跟随机器人，本申请不需要成本高昂的传感器，具有成本低易于推广的优点。

在其中一个实施例中，控制器获取第一信号的信号强度与第二信号的信号强度的差值，并采用pid算法对差值进行处理，得到转向信号，将转向信号传输给舵机。

具体地，采用pid(proportioninfinitesimaldifferential)算法对第一信号与第二信号的信号强度差值进行处理，得到的结果鲁棒性更好且适用于环境恶劣的环境，实现了转速精确控制以及转矩快速响应。

在其中一个实施例中，控制器判断第一信号的信号强度或第二信号的信号强度是否大于预设阈值；若判断的结果为是，控制器向舵机传输减速信号。

其中，控制器的类型不受限制，可以根据实际应用情况进行设置，例如，可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，只要能判断第一信号的信号强度或第二信号的信号强度是否大于预设阈值即可。

控制器判断第一信号的信号强度或第二信号的信号强度是否大于预设阈值；若判断的结果为是，控制器向舵机传输减速信号。若第一信号的信号强度或第二信号的信号强度大于预设阈值，则表明机器人离跟随对象过近，控制器向舵机传输降速信号。进一步地，若第一信号的信号强度或第二信号的信号强度小于预设阈值时，则表明机器人距离跟随对象过远，控制器向舵机传输加速信号。

通过对信号强度的判断，进而控制机器人的行进速度，避免机器人因速度过快撞向跟随对象，或因速度过慢导致丢失跟随对象。

在其中一个实施例中，信号发射装置为主蓝牙；第一信号接收装置为第一从蓝牙；第二信号接收装置为第二从蓝牙；

主蓝牙向第一从蓝牙传输第一信号，向第二从蓝牙传输第二信号；主蓝牙从协议栈中提取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并向控制器传输。

具体地，主蓝牙与两个从蓝牙同时进行配对，从而构建出蓝牙无线通信网络。主蓝牙从协议栈中提取出从蓝牙中接收到信号的信号参数，并传输给控制器进行处理。信号参数可以包括幅值、频率、相位及信号强度等。在一个具体示例中，控制器采用10ms定时器中断的方式接收主蓝牙分时发送的第一信号的信号参数数据和第二信号的信号参数数据。控制接收到信号后可以对数据进行预处理，预处理的方式包括滤波和放大等，在此不做具体限定。在一个具体示例中，对接收到的数据进行脉冲均值滤波处理，从而消除了接收到数据中的杂波。

本实施例提供的自动跟随机器人采用主蓝牙作为信号发射装置，从蓝牙作为信号接收装置，成本较低。

在一个实施例中，如图2所示，还包括定位设备50；定位设备50与控制器30连接；

控制器30接收定位设备50传输的数据，并将数据转换为坐标数据。

具体地，定位设备可以为任意一种具有定位功能的模块，在一个具体示例中，采用工业级gprs无线通信定位设备。定位设备利用sim卡和运营商gprs网络提供无线网络数据通信，且定时上报gps坐标信息。在一个具体示例中，控制器每10ms获取一次gps数据，具体可以在gps的控制部分写入10ms定时器中断实现。控制器将获取到的gps数据转换成地理坐标数据。

在其中一个实施例中，如图3所示，还包括远程终端60；远程终端60连接控制器30；

控制器30向远程终端60传输坐标数据。

具体地，控制器还可以与远程终端连接，控制器将得到的地理坐标数据传输到远程终端上，用户就可以通过任意方式登录远程终端查看机器人的地理位置。进一步的，可以将机器人的地理坐标数据嵌入到电子地图中，通过观察机器人的移动即可确定机器人的行驶路线。

在其中一个实施例中，如图4所示，还包括重量传感器70；重量传感器70连接控制器30。

具体地，通过重量传感器对机器人的载重重量进行控制。在一个具体示例中，控制器在获取重量传感器传输的信号，若出现超重状态，则发出警示信号，避免物体放置过多造成超载的问题发生，减少超载对机器人造成的损耗，有效提高了机器人的整体寿命。机器人本体的外部设置有前端防撞柱和后端防撞柱，以减少外部物体对机器人的损坏。

本申请提供的自动跟随机器人还可以包括人机交互式面板，人机交互面板与控制器连接。人机交互式面板可以包括触屏显示器和usb数据传输接口，触屏显示器用于设定机器人在空载或不同载物重量等条件下的行进速度，以及加速度的大小，然后根据设定的值传输行进信号给控制器。usb数据传输接口用于对变电站自动跟随辅助作业机器人控制程序的更改，以实时调整机器人的控制状态。

机器人还可配置无线信号收发模块，无线信号收发模块与控制器相连。控制器将机器人的运行参数通过无线收发模块发送给终端，工作人员可通过终端实时监控变电站自动跟随辅助作业机器人的运行状态。

在一个实施例中，自动跟随机器人还包括车架、前轮驱动机构、驱动电机。驱动电机使用低磁阻大扭矩驱动电机，系统调速范围宽、效率高、可靠性好。前轮驱动机构安装在车架上，并且在车架的支撑面上旋转，要实现前轮驱动机构的箱体固定在支撑面上并可旋转，可通过轴承与轴的连接方式实现。在这种连接方式下，因轴承只受到沿旋转轴的前轮驱动装置重力的作用，因而优选的轴承为推力滚子轴承。变电站自动跟随辅助作业机器人包括推力滚子轴承和旋转轴，旋转轴紧固连接在两个车轮连线中心点位置的箱体上，且箱体通过推力滚子轴承和旋转轴安装在支撑面上。前轮驱动机构绕线转轴旋转，实现转向。同时在推力滚子轴承内注入润滑油，既可延长轴承的使用寿命，同时也可减小摩擦阻力，提高转向的灵敏度。四轮独立驱动及柔性匹配控制实现了零转弯半径，原地360°旋转，现场路径规划灵活，环境适应能力强。

在一个实施例中，自动跟随机器人依靠惯性导航、里程计进行综合导航，利用多传感器融合技术，得到机器人定位信息，实现按照预设路线和停靠位置自主行走和停靠功能。基于激光进行定位导航，实现了站内的无轨导航定位。采用激光系统的多传感器融合的导航方式，可以将定位精度减小到最低，能够更好地实现机器人的自主定位、导航、停靠、避障等功能。另外，采用这个方式还解决了机器人在移动时对固定轨道的依赖性问题。

在一个实施例中，如图5所示，还提供了一种基于上述自动跟随机器人的自动跟随方法，包括步骤：

s510，获取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数；第一信号的信号参数为信号发射装置对第一信号接收装置进行数据提取得到；第二信号的信号参数为信号发射装置对第二信号接收装置进行数据提取得到；

其中，信号参数可以包括幅值、频率、相位及信号强度等。第一信号接收装置和第二信号接收装置均为接收信号的设备；信号发射装置为发射信号的设备。

信号发射装置向第一信号接收装置传输第一信号，向第二信号接收装置传输第二信号。信号发射装置提取第一信号和第二信号的信号参数。

s520，处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理结果向舵机传输转向信号。

可以通过任意一种手段处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数。在一个具体示例中，对第一信号的信号参数与第二信号的信号参数作差，控制器根据平均值向舵机传输转向信号。在另一个示例中，对第一信号的信号参数与第二信号的信号参数作差，得到信号参数差值，再获取预设时段的信号参数差值。将得到的各信号参数的差值进行求平均值，控制器根据平均值向舵机传输转向信号。

上述机器人自动跟随方法，通过第一信号接收装置、第二信号接收装置及信号发射装置，得到第一信号的信号参数和第二信号的信号参数。根据信号参数可以得到机器人相较于跟随对象的偏离角，通过对偏离角进行处理，向舵机传输转向信号，从而实现自动跟随。相较于传统的自动跟随方法，本申请不需要成本高昂的传感器，具有成本低易于推广的优点。

应该理解的是，虽然图5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种机器人自动跟随装置，包括：信号强度获取模块610和转向模块620，其中：

信号强度获取模块610，用于获取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数；第一信号的信号参数为信号发射装置对第一信号接收装置进行数据提取得到；第二信号的信号参数为信号发射装置对第二信号接收装置进行数据提取得到；

转向模块620，用于处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理结果向舵机传输转向信号。

关于自动跟随装置的具体限定可以参见上文中对于自动跟随方法的限定，在此不再赘述。上述自动跟随装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取第一信号的信号参数和第二信号的信号参数；第一信号的信号参数为信号发射装置对第一信号接收装置进行数据提取得到；第二信号的信号参数为信号发射装置对第二信号接收装置进行数据提取得到；

处理第一信号的信号参数和第二信号的信号参数，并根据处理结果向舵机传输转向信号。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。