机器人避让方法、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及对象检测和避障技术领域，特别涉及一种机器人避让方法、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着机器人产业的发展，机器人作业的环境更加复杂，机器人不可避免地与工作的环境产生交互。在机器人工作的环境中，可能存在静态和动态两类物体，动态物体包括并不仅限于：其他机器人、人类以及可能存在的动物，人工控制的移动机械等(比如叉车、清洁车等)，因此机器人与外界交互的能力愈发重要。为了更好地与环境进行交互，包括避免可能出现的碰撞或造成的运动阻碍，以及顺利实现与其他机器人或人类或者其他机械的协同作业，机器人需要辨识出工作环境中的各种物体，并在需要的情况下实现相关的交互策略，以保证正常作业。
3.目前机器人领域中，针对环境中物体的识别，大部分采用的是普通的二维码识别方案。但普通的二维码识别方案对环境的视觉条件要求较高，例如在光线昏暗、观测距离远、观测角偏差较大等情况下，利用普通的二维码进行识别的方式通常难以顺利进行。


技术实现要素：

4.本发明提供一种机器人避让方法、设备及存储介质，旨在利用信标进行对象检测，识别环境中的特定物体并进行避让。
5.第一方面，本发明提供了一种机器人避让方法，所述机器人避让方法包括：
6.机器人接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型；
7.根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，所述机器人计算得到所述无线信标对应物体的位置信息；
8.根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，所述机器人选择对应的避让策略，以避开所述物体。
9.第二方面，本发明提供了一种机器人，所述机器人包括：
10.信号识别模块，用于接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型；
11.位置计算模块，用于根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，所述机器人计算得到所述无线信标对应物体的位置信息；
12.避让执行模块，用于根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，所述机器人选择对应的避让策略，以避开所述物体。
13.第三方面，本发明提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的避让程序，所述避让程序被所述处理器运行时，执行所述的机器人避让方法。
14.第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有避让程序，所述避让程序可以被一个或者多个处理器执行，以实现所述的机器人避让方法的步骤。
15.本发明提供的机器人避让方法、设备及存储介质，通过机器人接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型；根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，所述机器人计算得到所述无线信标对应物体的位置信息；根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，所述机器人选择对应的避让策略，以避开所述物体；达到了利用无线信标对物体进行识别和定位的目的，进而根据识别出的物体类型选择对应的避让策略，提高了避让的灵活性和智能性；为机器人的环境交互提供了技术基础。
附图说明
16.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
17.在附图中：图1是本发明机器人避让方法的一种实施方式的流程示意图。
18.图2是本发明机器人避让方法中，一个物体上部署单个无线信标的一种实施方式示意图。
19.图3是本发明机器人避让方法中，一个物体上部署多个无线信标的一种实施方式示意图。
20.图4是本发明机器人避让方法中，利用反光二维码进行物体识别的一种实施方式的反光二维码示意图。
21.图5是本发明机器人的一种实施方式的功能模块示意图。
22.图6是本发明电子设备的一种实施方式的内部结构示意图。
具体实施方式
23.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
24.本发明提供了一种机器人避让方法、设备及存储介质，通过利用无线信标对机器人运行的工作环境中的特定物体进行检测和识别，从而达到对特定物体进行避让的目的，为机器人的环境交互提供了相应的技术基础。
25.如图1所示，图1是本发明机器人避让方法的一种实施方式的流程示意图；本发明机器人避让方法可以实施为如下描述的步骤s10-s30。
26.步骤s10、机器人接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型。
27.本发明实施例中，在机器人运行的工作环境中，机器人首次运行之前，需要在对应的环境物体上预先部署对应的无线信标。当机器人在该工作环境中运行时，机器人接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的无线信号进行识别，通过无线信号的识别结果，即可得到发射该无线信号的无线信标所对应的物体类型。在一个实施例中，针对机器人避障方面，机器人仅需知道该物体是静态物体还是动态物体即可，因此，机器人根据对无线信号的
识别结果，能够获知发送该无线信号的无线信标所对应的物体类型是静态物体或者动态物体即可满足对应的避障需求。
28.其中，本发明实施例中，机器人自身默认配置有可接收无线信标发送的无线信号的接收装置或者接收器；若机器人自身硬件不支持无线信号的接收，则在机器人运行的工作场景中的相关物体上部署无线信标的同时，也为机器人部署相应的无线信号接收器。
29.步骤s20、根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，所述机器人计算得到所述无线信标对应物体的位置信息。
30.根据接收到的所述无线信号，获取所述无线信号的信号强度值，进而根据所述信号强度值，根据所述无线信号的距离与信号强度值的关系，即可获取发射所述无线信号的无线信标距离机器人的位置，从而得到所述无线信标对应物体的位置信息。同时，根据步骤s10中对所述无线信号的识别结果，即可得到发射所述无线信号的无线信标所对应的物体是静态物体还是动态物体。
31.步骤s30、根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，所述机器人选择对应的避让策略，以避开所述物体。
32.根据所述无线信标对应的物体类型及其所述物体的位置信息，所述机器人选择针对的避让策略。本发明实施例中，机器人根据所述物体类型，选择不同的避让策略。比如，选择局部路径规划算法如动态窗口dwa(dynamic window avoidance)算法、局部导航算法orca(optimal reciprocal collision avoidance)算法等。
33.进一步地，在一个实施例中，若所述无线信标对应的物体类型为静态物体，则所述机器人根据所述物体的位置信息，将所述静态物体作为障碍物绘制在对应的栅格地图上，并采用局部路径规划算法进行路径规划，以避开所述物体；比如采用动态窗口dwa算法进行路径规划，以避开对应的障碍物。
34.若所述无线信标对应的物体类型为动态物体，则根据所述物体的位置信息以及所述机器人自身当前的位置坐标，采用局部导航算法作为基本的避让策略，所述机器人进行导航完成避让。比如采用orca算法、vo算法、rvo算法等。
35.进一步地，在一个实施例中，在机器人运行的工作环境中，机器人首次运行之前，需要在对应的环境物体上预先部署对应的无线信标。在机器人工作环境中的物体上部署无线信标，同时建立所述无线信标的信标id与所述无线信标对应物体之间的关联关系，和/或建立所述信标id与所述物体所在的位置信息之间的关联关系。如此一来，便可以根据所述无线信标的信标id，得知与所述无线信标的信标id绑定的物体信息，根据所述物体信息即可得知对应的物体类型，比如静态物体还是动态物体。另外，若所述信标id同时与所述物体所在的位置信息之间存在关联关系，则也可以根据所述信标id获取所述信标id对应的物体的位置信息。
36.本发明实施例中，所述信标id唯一对应一个无线信标。在所述无线信标的具体部署时，可以根据具体需求，确定在一个物体上部署的无线信标的个数。比如，有些物体上可以仅部署一个无线信标即可满足物体识别需求。而有些物体上则需要部署多个无线信标，以满足机器人准确识别并判断所述物体的位置信息的需求。当同一物体上部署了多个无线信标时，为了便于机器人基于无线信标发射的无线信号准确地计算得出所述物体的位置信息，在建立所述无线信标的信标id与对应物体之间的关联关系的同时，优选地，同时建立所
述无线信标的信标id与该无线信标在所述物体上的位置信息之间的关联关系。
37.进一步地，在一个实施例中，基于建立的所述无线信标的信标id与对应物体之间的关联关系，和/或建立所述信标id与所述无线信标在所述物体上的位置信息之间的关联关系，当机器人接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型，可以按照如下技术手段实施：
38.机器人接收无线信标发射的无线信号，并对所述无线信号进行识别，得到发射所述无线信号的无线信标所对应的信标id；
39.根据预先绑定的所述信标id对应的关联关系，获取与所述信标id相关联的物体，即可得到所述物体对应的物体类型是静态物体还是动态物体。
40.进一步地，在一个实施例中，针对同样的工作环境，由于无线信标发射的无线信号的信号强度值会随着其传播距离的增加而发生衰减，因此，为了便于根据接收到的所述无线信号的信号强度值便捷地得知发送所述无线信号的无线信标与机器人之间的距离，可以提前绘制所述无线信标发射的无线信号所对应的距离强度曲线。
41.比如，针对部署的所述无线信标，测量所述无线信标发射的无线信号的信号强度值与测量距离之间的关联关系；根据测量得到的所述关联关系，即可绘制得到所述无线信标发射的无线信号所对应的距离强度曲线。在后续机器人根据接收到的所述无线信号计算得到发射所述无线信号的无线信标的距离时，即可根据接收到的所述无线信号的信号强度值，查找绘制的所述距离强度曲线，从而得到所述无线信标与机器人之间的距离。
42.进一步地，在一个实施例中，基于预先绘制的所述无线信标发射的无线信号对应的距离强度曲线，所述机器人根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，计算得到所述无线信标对应物体的位置信息，可以按照如下技术手段实施：
43.所述机器人根据接收到的所述无线信号，获取所述无线信号的信号强度值；根据获取的所述信号强度值，参照预先绘制的所述无线信号对应的距离强度曲线，获取与所述信号强度值相匹配的发送所述无线信号的无线信标所对应的距离信息；根据对所述无线信号的识别结果，得到与识别出的所述无线信标的信标id相关联的物体信息，参照获取的所述无线信标对应的距离信息，所述机器人计算得到所述无线信标对应物体的位置信息。
44.由于同一物体上可能仅部署了一个无线信标，也可能部署了多个无线信标，因此，在一个实施例中，所述机器人根据对所述无线信号的识别结果，得到与识别出的所述无线信标的信标id相关联的物体信息，参照获取的所述无线信标对应的距离信息，计算得到所述无线信标对应物体的位置信息，可以按照如下技术手段实施：
45.根据对所述无线信号的识别结果，得到与识别出的所述无线信标的信标id相关联的物体信息；根据所述物体信息，获取同一物体上被部署的无线信标的个数。本发明实施例中，由于同一信标id唯一对应一个无线信标，且无线信标的信标id与所述无线信标所在的物体相关联，因此根据所述信标id得到与所述无线信标相关联的物体的同时，可以根据相同的物体信息得知有几个无线信标与该物体信息相关联，如此即可得知同一物体上具体部署的无线信标的个数。
46.若同一物体上被部署的无线信标只有一个，假设所述机器人的几何中心为a，所述物体的几何中心为b，所述机器人上部署的多个信标接收器为a1至an，则针对不同的信标接收器a1至an分别接收到的所述无线信号的信号强度值，以及基于不同的所述信号强度值分
别获取得到的所述信号强度值各自对应的距离信息为bai，利用几何关系，分别以ai为圆心、以bai为半径做圆，将各圆的交点作为所述物体的位置，根据所述交点的坐标，即可得到所述物体的位置信息；其中，i＝1,2,3
……
n。
47.如图2所示，图2是本发明机器人避让方法中，一个物体上部署单个无线信标的一种实施方式示意图。在图2所述实施例中，a表示机器人的几何中心，b表示物体的几何中心，该物体可以为静态物体也可以为动态物体。单个无线信标部署在b点，3个信标接收者部署在机器人的a1、a2和a3。为方便描述，图中只画出了三个无线信标的情况。根据无线信标发射的无线信号的信号强度值，根据距离强度曲线，即可得到机器人a上部署的各个接收器a1、a2和a3与无线信标发射器b之间的距离ba1、ba2和ba3。,在这种情况下，可以用几何关系进行求解；其求解过程为：分别以a1、a2和a3为圆心，对应地分别以ba1、ba2和ba3为半径做圆，这三个圆的交点即为b的位置，即物体的几何中心，从而计算得出了该物体b的位置信息。
48.若同一物体上被部署的无线信标有多个，假设同一物体b上被部署了m个无线信标，则按照同一物体上被部署的无线信标只有一个的计算方式，分别计算物体b上每个无线信标各自对应得到的位置坐标lm；对计算得到的m个位置坐标lm进行聚类，最终得到同一物体b对应的位置信息。
49.如图3所示，图3是本发明机器人避让方法中，一个物体上部署多个无线信标的一种实施方式示意图。在这种情况下，物体上b部署了若干个发射器，如图3所示的b1、b2和b3。任何一个发射器都可以被机器人a上部署的多个接收器a1、a2和a3接收。图3中，为了更清晰地展示无线信标发射的无线信号被接收的情况，简单起见，只绘制无线信标b1发射的无线信号被机器人a上部署的所有接收器a1、a2和a3接收的情况。按照图2所述的计算原理，物体b上部署的每个作为无线信号发射器的无线信标b1、b2和b3都可以采用图2所示的一个无线信标的计算原理和计算方法进行求解，分别得到对应的一个结果，即：无线信标b1对应计算得到的几何中心b11，无线信标b2对应计算得到的几何中心b21，以及无线信标b3对应计算得到的几何中心b31；对所有的求解结果即所有的几何中心b11、b21和b31进行聚类，将得到的聚类后的最终结果，作为物体b的几何中心，从而得到同一物体b对应的位置信息。
50.基于以上实施例的描述，进一步地，在一个具体的应用场景中，可以采用反光图形码来进行物体的识别和定位。此时，可以采用反光图形码作为无线信标的其中一种具体的表现形式；其中，所述反光图形码包括但不限于：反光二维码、反光条形码以及其他表现形式的反光图形码等。本发明实施例中，仅以反光图形码中的反光二维码为例进行具体描述。
51.本发明实施例中，利用机器人自身部署的激光雷达发射的激光入射到所述反光图形码上，根据接收到的对应的图形码强度图，得到所述反光图形码的编码信息；参照预先建立的所述编码信息与对应物体之间的关联关系，根据得到的所述反光图形码的编码信息，得到对应物体的物体类型是静态物体还是动态物体；根据所述物体类型，并结合激光探测得到的物体轮廓，实现物体的识别和定位，进而选择对应的避让策略，避开对应的所述物体。
52.如图4所示，图4是本发明机器人避让方法中，利用反光二维码进行物体识别的一种实施方式的反光二维码示意图。在图4所述实施例中，按照视觉二维码的基本原理，实现激光二维码的识别。如图4所示，对应视觉二维码的黑色部分以普通黑色材料来制造，对应
视觉二维码的白色部分，以白色反光材料来制造。根据黑白部分不同的排布，利用特定的编码规则，可以编码不同的信息。当机器人接收到反光二维码后，可以利用预先设置的相应的解码规则，对信息进行解码，从而实现对反光二维码的识别。
53.在反光二维码的部署阶段，即在将反光二维码部署在机器人对应的工作环境中时，与上述实施例中部署无线信标一样，可以将该反光二维码部署在静态物体上，也可以部署在动态物体(比如其他机器人、叉车)等物体表面。在反光二维码部署完成后，建立反光二维码及其部署的对应物体的关联关系。关联关系建立完成后，当机器人接收并识别到对应的反光二维码时，即可根据识别出的所述反光二维码的信息，推测得出对应的物体类型是静态物体还是动态物体。
54.本发明机器人避让方法中，针对反映无线信标与对应物体之间关联关系的关联信息可以存储在机器人上，也可以存储至中央服务器；当机器人识别得到对应的信标id或者识别出对应的反光二维码时，可以通过向中央服务器进行请求得到。
55.针对部署的反光二维码，机器人利用激光雷达进行探测和识别。当机器人在靠近物体时，机器人发射的激光入射到反光二维码上，根据不同位置反射材料的不同，反射强度也对应不同。对于3d激光雷达来说，可以得到二维码强度图。机器人根据接收到的二维码强度图，通过与视觉二维码相似的解码规则，即可得到反光二维码的编码信息。根据建立的反光二维码信息与对应物体之间的关联关系，即可得到反光二维码所对应的物体类型是静态物体还是动态物体。然后，机器人通过结合激光探测到的物体轮廓，实现物体的识别与定位。
56.机器人根据物体的实际类型即是静态物体还是动态物体，从而选用不同的策略进行避让。比如，在一个具体的应用场景中，针对静态物体，机器人会当做障碍物进行处理，采用dwa方法进行路径规划，以避开障碍物。对于动态物体，机器人采用orca算法作为基本的避让策略，在尽量减少对环境影响的情况下完成避让。
57.本发明机器人避让方法，通过机器人接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型；根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，所述机器人计算得到所述无线信标对应物体的位置信息；根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，所述机器人选择对应的避让策略，以避开所述物体；达到了利用无线信标对物体进行识别和定位的目的，进而根据识别出的物体类型选择对应的避让策略，提高了避让的灵活性和智能性；为机器人的环境交互提供了技术基础。
58.基于以上实施例对机器人避让方法的描述，本发明实施例还提供了一种机器人，所述机器人能够实施上述实施例描述的机器人避让方法。如图5所示，图5是本发明机器人的一种实施方式的功能模块示意图。图5所述实施例中，仅仅从功能上对所述机器人进行描述。
59.本发明实施例中，所述机器人在功能上包括：信号识别模块110、位置计算模块120以及避让执行模块130。其中，所述信号识别模块110，用于接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型；所述位置计算模块120，用于根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，所述机器人计算得到所述无线信标对应物体的位置信息；所述避让执行模块130，用于
根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，所述机器人选择对应的避让策略，以避开所述物体。
60.所述机器人执行所述机器人避让方法的具体实施过程和实施原理与上述机器人避让方法的具体实施过程一致，在此不再赘述。
61.本发明机器人，通过接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型；根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，计算得到所述无线信标对应物体的位置信息；根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，选择对应的避让策略，以避开所述物体；达到了利用无线信标对物体进行识别和定位的目的，进而根据识别出的物体类型选择对应的避让策略，提高了避让的灵活性和智能性；为机器人的环境交互提供了技术基础。
62.本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备可以按照上述图1至图4实施例所述的机器人避让方法来进行避让。如图6所示，图6是本发明电子设备的一种实施方式的内部结构示意图。
63.在本实施例中，电子设备1可以是pc(personal computer，个人电脑)，也可以是智能手机、平板电脑、便携计算机等终端设备。该电子设备1至少包括存储器11、处理器12，通信总线13，以及网络接口14。
64.其中，存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的硬盘。存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如避让程序01的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
65.处理器12在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit,cpu)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器11中存储的程序代码或处理数据，例如执行避让程序01等。
66.通信总线13用于实现这些组件之间的连接通信。
67.网络接口14可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)，通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接。
68.可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以包括显示器(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light-emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
69.图6仅示出了具有组件11-14以及避让程序01的电子设备1，本领域技术人员可以理解的是，图6示出的结构并不构成对电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的
部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
70.基于图1、图2、图3、图4和图5实施例的描述，在图6所示的电子设备1实施例中，存储器11中存储有避让程序01；所述存储器11上存储的避让程序01可在所述处理器12上运行，所述避让程序01被所述处理器12运行时实现如下步骤：
71.接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型；
72.根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，计算得到所述无线信标对应物体的位置信息；
73.根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，选择对应的避让策略，以避开所述物体。
74.本发明电子设备，通过接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型；根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，计算得到所述无线信标对应物体的位置信息；根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，选择对应的避让策略，以避开所述物体；达到了利用无线信标对物体进行识别和定位的目的，进而根据识别出的物体类型选择对应的避让策略，提高了避让的灵活性和智能性；为机器人的环境交互提供了技术基础。
75.此外，本发明实施例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上存储有避让程序，所述避让程序可以被一个或者多个处理器执行，以实现如下操作：
76.接收无线信标发射的无线信号，并对接收到的所述无线信号进行识别，获取发射所述无线信号的无线信标所对应的物体类型；
77.根据接收到的所述无线信号以及对所述无线信号的识别结果，计算得到所述无线信标对应物体的位置信息；
78.根据所述无线信标对应的物体类型以及所述物体的位置信息，选择对应的避让策略，以避开所述物体。
79.本发明计算机可读存储介质具体实施方式与上述机器人避让方法、机器人和电子设备对应的各实施例的实施原理基本相同，在此不作累述。
80.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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。
81.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。