一种移动机器人及其原地倒车方法及装置与流程

本发明涉及移动机器人技术领域，特别是涉及一种移动机器人原地倒车方法及其装置。本发明还涉及一种移动机器人。

背景技术：

移动机器人底盘设计一般是采用驱动轮加上活动脚轮的方案。驱动轮受到驱动器的驱动，用于负责底盘的整体运动；但是由于底盘平衡需要，需要在底盘4角上加上脚轮来保持平衡，脚轮受到驱动轮的带动被动转动。

当移动机器人在一条较窄的路径上前进时，脚轮呈现前进状态，此时若移动机器人需要倒车，由于路径很窄无法掉头，因此需要在车体不掉头的情况将脚轮扭转180度，这种状态下脚轮需要在极短路径上完成扭转(近乎于原地扭转180度)，若车体重量较重，脚轮扭转的力需要驱动轮产生，这将会导致驱动器电流达到满载，从而产生一系列安全隐患，甚至可能导致驱动器烧毁，还可能导致脚轮机械结构卡住等情况出现，安全性低。

因此，如何提供一种安全性高的移动机器人及其原地倒车方法及装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种移动机器人原地倒车方法及其装置，通过令移动机器人旋转了一定的角度来进行脚轮扭转，使扭转过程更为平滑，从而减小驱动器的压力；本发明的另一目的是提供一种基于上述方法的移动机器人。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种移动机器人原地倒车方法，应用于移动机器人，包括：

接收第一驱动指令，依据所述第一驱动指令给所述移动机器人底盘第一侧的驱动轮一个预设前进速度，控制所述移动机器人向第二侧转动第一预设角度；

接收回复驱动指令，依据所述回复驱动指令给所述底盘第一侧的驱动轮一个第一预设后退速度，控制所述移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态。

优选地，所述控制所述移动机器人向第二侧转动第一预设角度之后，接收所述回复驱动指令之前，还包括：

接收第二驱动指令，依据所述第二驱动指令给所述底盘第二侧的驱动轮一个第二预设后退速度，控制所述移动机器人向第二侧转动第二预设角度。

优选地，所述第一驱动指令、所述第二驱动指令、所述回复驱动指令的生成过程为：

接收调度中心或手操器发送的倒车指令；

依据所述倒车指令运行预设的倒车策略脚本，来依次生成所述第一驱动指令、所述第二驱动指令和所述回复驱动指令。

优选地，所述第一驱动指令、所述第二驱动指令、所述回复驱动指令的生成过程为：

接收所述调度中心发送的第一指令后，依据所述第一指令生成所述第一驱动指令；

接收所述调度中心发送的第二指令后，依据所述第一指令生成所述第二驱动指令；

接收所述调度中心发送的回复指令后，依据所述第一指令生成所述回复驱动指令。

优选地，所述控制所述移动机器人向第二侧转动第一预设角度的过程包括：

所述底盘第一侧的驱动轮按照所述预设前进速度前进时，实时检测所述移动机器人向第二侧转动的角度是否达到所述第一预设角度，若达到，生成第一停止指令，控制所述底盘第一侧的驱动轮停止动作；

所述控制所述移动机器人向第二侧转动第二预设角度的过程包括：

所述底盘第二侧的驱动轮按照所述第二预设后退速度后退时，实时检测所述移动机器人向第二侧转动的角度是否达到所述第一预设角度与所述第二预设角度之和，若达到，生成第二停止指令，控制所述底盘第二侧的驱动轮停止动作；

所述控制所述移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态的过程包括：

所述底盘第一侧的驱动轮按照所述第一预设后退速度后退时，实时检测所述移动机器人是否回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态，若是，生成第三停止指令，控制所述底盘第一侧的驱动轮停止动作，倒车准备动作结束。

优选地，所述倒车准备动作结束后，还包括：

发送倒车准备完成的响应至发送所述倒车指令的调度中心或手操器内。

优选地，所述控制所述移动机器人向第二侧转动第一预设角度的过程包括：

接收所述调度中心发送的第一停止指令，控制所述底盘第一侧的驱动轮停止动作；

所述控制所述移动机器人向第二侧转动第二预设角度的过程包括：

接收所述调度中心发送的第二停止指令，控制所述底盘第二侧的驱动轮停止动作；

所述控制所述移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态的过程包括：

接收所述调度中心发送的第三停止指令，控制所述底盘第一侧的驱动轮停止动作，倒车准备动作结束。

优选地，还包括：

接收到所述第一停止指令时，若检测到所述移动机器人向第二侧转动的角度未达到所述第一预设角度，则发送第一旋转未完成的提示信息至所述调度中心；

接收到所述第二停止指令时，若检测到所述移动机器人向第二侧转动的角度未达到所述第一预设角度与所述第二预设角度之和，则发送第二旋转未完成的提示信息至所述调度中心；

接收到所述第三停止指令时，若检测到所述移动机器人未回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态，则发送回复未完成的提示信息至所述调度中心。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种移动机器人原地倒车装置，应用于移动机器人，包括：

第一驱动模块，用于接收第一驱动指令，依据所述第一驱动指令给所述移动机器人底盘第一侧的驱动轮一个预设前进速度，控制所述移动机器人向第二侧转动第一预设角度；并触发回复模块；

所述回复模块，用于接收回复驱动指令，依据所述回复驱动指令给所述底盘第一侧的驱动轮一个第一预设后退速度，控制所述移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种移动机器人，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如以上任一项所述的移动机器人原地倒车方法的步骤；

底盘、设置于所述底盘四角上的四个脚轮；

两个驱动轮，用于带动所述脚轮移动；

驱动器，用于接收所述处理器发送的指令后驱动所述驱动轮动作。

本发明提供了一种移动机器人原地倒车方法及其装置，首先给移动机器人底盘第一侧的驱动轮一个前进速度，假设第一侧为右侧，第二侧为左侧，则此时移动机器人会以底盘左侧的驱动轮为圆心进行转动，即移动机器人会向左前方转动，由于初始脚轮是正直朝后的，此时受到右侧驱动轮带动的脚轮会向右摆动一定的角度，摆动完后，脚轮朝向右后方；之后，给移动机器人底盘第一侧的驱动轮一个后退速度，即右侧驱动轮后退，移动机器人会向右后方转回正直朝前的状态，这个过程中由于右侧驱动轮后退，脚轮受到摩擦力的影响会朝向驱动轮运动的反方向移动，即朝向前侧方向转动，由于之前脚轮朝向右后侧，故该过程中脚轮会从右后侧向右前侧转动，直至正直朝前为止。因此，整个控制完成后，脚轮会从正直朝后变为正直朝前，从而完成180度转向，在此过程中移动机器人的旋转角度不需要很大，故本发明能够应用于路径很窄的情况。本发明通过令移动机器人旋转了一定的角度，来使整个转向过程分为两步进行，并延长了脚轮的扭转路径，相比直接完成180度扭转的方式，扭转过程更为平滑，尽可能减小了对驱动器的压力以及脚轮机械结构卡住等情况出现，安全性和可靠性更高。本发明还提供了一种基于上述方法的移动机器人，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种移动机器人原地倒车方法的过程的流程图；

图2为移动机器人正直朝前时的示意图；

图3为移动机器人左转第一预设角度后的示意图；

图4为移动机器人在第一预设角度的基础上左转第二预设角度的示意图；

图5为移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态时的示意图；

图6为本发明提供的另一种移动机器人原地倒车方法的过程的流程图；

图7为本发明提供的一种移动机器人原地倒车装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种移动机器人原地倒车方法及其装置，通过令移动机器人旋转了一定的角度来进行脚轮扭转，使扭转过程更为平滑，从而减小驱动器的压力；本发明的另一核心是提供一种基于上述方法的移动机器人。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种移动机器人原地倒车方法，应用于移动机器人，参见图1所示，图1为本发明提供的一种移动机器人原地倒车方法的过程的流程图；该方法包括：

步骤s1：接收第一驱动指令，依据第一驱动指令给移动机器人底盘第一侧的驱动轮一个预设前进速度，控制移动机器人向第二侧转动第一预设角度；

可以理解的是，本发明中的第一驱动指令和回复驱动指令是由移动机器人的驱动器接收的，驱动器接收驱动指令后，会依据驱动指令的内容来控制驱动轮进行相应的动作。

具体的，假设第一侧为右侧，第二侧为左侧，则此时右驱动轮向前，左驱动轮静止，故移动机器人会以左驱动轮为圆心进行转动，即移动机器人会向左前方转动，由于初始脚轮是正直朝后的，此时受到右侧驱动轮带动的脚轮会向右摆动一定的角度，摆动完后，脚轮朝向右后方。参见图2和图3所示，图2为移动机器人正直朝前时的示意图；图3为移动机器人左转第一预设角度后的示意图。并且，需要注意的是，由于本发明主要是应用于很窄的路径上，因此这里的设定的第一预设角度不宜过大，例如可以设置为5度，当然，本发明对此不作限定。

可以理解的是，通过令移动机器人进行一个微小的转动，即会使脚轮整个的扭转过程中的路径延长，从而在一定程度上使脚轮的扭转过程变得更为平滑，减小了脚轮卡死的可能性。

步骤s2：接收回复驱动指令，依据回复驱动指令给底盘第一侧的驱动轮一个第一预设后退速度，控制移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态。

仍假设第一侧为右侧，第二侧为左侧。当给移动机器人底盘第一侧的驱动轮一个后退速度，即右驱动轮后退时，移动机器人会向右后方转动从而回到正直朝前的状态，这个过程中由于右侧驱动轮后退，脚轮受到摩擦力的影响会朝向驱动轮运动的反方向移动，即朝向前侧方向转动，由于之前脚轮朝向右后侧，故该过程中脚轮会从右后侧向右前侧转动，直至正直朝前为止。参见图5所示，图5为移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态时的示意图。因此，整个控制完成后，脚轮会从正直朝后变为正直朝前，从而完成180度转向。本发明通过令移动机器人旋转了一定的角度，来使整个转向过程分为两步进行，并延长了脚轮的扭转路径，相比直接在极短路径内完成180度扭转的方式，扭转过程更为平滑，尽可能减小了对驱动器的压力以及脚轮机械结构卡住等情况出现，安全性和可靠性更高。

在一种优选实施例中，参见图6所示，图6为本发明提供的另一种移动机器人原地倒车方法的过程的流程图；步骤s1之后，步骤s2之前，还包括：

步骤s11：接收第二驱动指令，依据第二驱动指令给底盘第二侧的驱动轮一个第二预设后退速度，控制移动机器人向第二侧转动第二预设角度。

可以理解的是，若仅依靠第一侧驱动轮的前进和后退来控制脚轮的扭转的话，当第一预设角度设置很小的情况时，可能会导致步骤s2之后，脚轮又回复到了最初的状态，即正直朝后的状态，即脚轮没有转向，导致移动机器人无法后退。因此，为了尽可能避免上述情况的发生，本实施例还增加了第一侧驱动轮后退的步骤。即仍假设第一侧为右侧，第二侧为左侧。当给底盘第二侧的驱动轮一个第二预设后退速度时，左驱动轮会后退，移动机器人会向左继续转动，由于移动机器人的转动方向不变，因此在此过程中，脚轮会继续向右侧转动，如图4所示，图4为移动机器人在第一预设角度的基础上左转第二预设角度的示意图。由于脚轮已经向右侧转动很多了，因此在进行步骤s2时，脚轮回复初始状态的可能就变得很低，而在惯性和摩擦力的作用下，继续旋转至正直朝前的状态的可能性则变得很高，从而提高了脚轮转向的成功率。

并且，本实施例中增设步骤s11的目的，虽然也是想要增大移动机器人向第二侧转向的角度，但是本实施例相比单纯增大第一预设角度的方式具有一定的优点。因为，本发明主要是应用于较窄的路径，这种情况下，若第一预设角度过大，即移动机器人一味地向左前方转动很多的话(假设第一侧为右侧，第二侧为左侧)，很可能会撞上左前方的侧壁；但是本实施例中，通过令左侧驱动轮后退的方式，使得车体会向右侧移动，来给左侧留出较大的空间。因此本实施例虽然也增大了移动机器人向左侧旋转的角度，但是相比单纯增大第一预设角度的方式，本实施例更加不容易发生侧壁碰撞的可能。

其中，这里的设定的第二预设角度不宜过大，例如可以设置为5度，当然，本发明对此不作限定

另外，这里的预设前进速度、第一预设后退速度以及第二预设后退速度不宜过大，因为若速度过快的话，运动的惯性可能导致移动机器人转动角度过大而撞上路径两侧的墙壁或货架等，安全性和可控性会不够。当然，本发明不限定预设前进速度、第一预设后退速度以及第二预设后退速度的具体数值。

在一种具体实施例中，第一驱动指令、第二驱动指令、回复驱动指令的生成过程为：

接收调度中心或手操器发送的倒车指令；

依据倒车指令运行预设的倒车策略脚本，来依次生成第一驱动指令、第二驱动指令和回复驱动指令。

可以理解的是，移动机器人通常是由手操器或者调度中心进行控制的，但是为了避免接收过多的操作指令，可在移动机器人的处理器内保存预设的倒车策略脚本，这样使得移动机器人一旦接收到调度中心或手操器发送的倒车指令后，即可通过运行倒车策略脚本，来自行生成第一驱动指令、第二驱动指令和回复驱动指令发送至自身的驱动器。

在另一种具体实施例中，第一驱动指令、第二驱动指令、回复驱动指令的生成过程为：

接收调度中心发送的第一指令后，依据第一指令生成第一驱动指令；

接收调度中心发送的第二指令后，依据第一指令生成第二驱动指令；

接收调度中心发送的回复指令后，依据第一指令生成回复驱动指令。

可以理解的是，对于部分移动机器人来说，若其内部并未保存有倒车策略脚本的话，则可由调度中心依据预设策略依次发送相应的指令，移动机器人接收调度中心发送的指令后，依据指令内容生成相应的驱动指令来控制驱动器。此时，调度中心发送的第一指令、第二指令和回复指令内，可以包含移动机器人每步操作需要转动的角度。当然，在其他实施例中，移动机器人每步操作需要转动的角度可不包含于调度中心发送的指令内，而是设定于移动机器人的处理器中，由处理器生成驱动指令后自动添加至驱动指令内。

实际应用中，可以单独使用以上两种生成驱动指令中的任一种，或者也可以上两种方式结合使用，即调度中心或手操器发送的倒车指令或调度中心发送单独的指令，均可令移动机器人生成对应的驱动指令。当然，还可采用其他方式生成驱动指令，本发明对此不作限定。

进一步的，步骤s1中，控制移动机器人向第二侧转动第一预设角度的过程包括：

底盘第一侧的驱动轮按照预设前进速度前进时，实时检测移动机器人向第二侧转动的角度是否达到第一预设角度，若达到，生成第一停止指令，控制底盘第一侧的驱动轮停止动作；

步骤s2中，控制移动机器人向第二侧转动第二预设角度的过程包括：

底盘第二侧的驱动轮按照第二预设后退速度后退时，实时检测移动机器人向第二侧转动的角度是否达到第一预设角度与第二预设角度之和，若达到，生成第二停止指令，控制底盘第二侧的驱动轮停止动作；

步骤s3中，控制移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态的过程包括：

底盘第一侧的驱动轮按照第一预设后退速度后退时，实时检测移动机器人是否回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态，若是，生成第三停止指令，控制底盘第一侧的驱动轮停止动作，倒车准备动作结束。

可以理解的是，在本实施例中，移动机器人会依据自身保存的角度检测控制程序，来实时检测自身当前的转动角度，并在接收到相应驱动指令后，判断当前移动机器人是否转动至预设的角度上，若是，则表明此步转动操作已完成，故此时控制驱动轮停止动作，等待下一驱动指令。这种通过移动机器人自行检测并控制停止的方式，相比需要依据操作中心发送的指令停止的方式，不仅便利性更强，且能够尽可能避免由于工作人员手误导致的在未旋转到位时停止的情况出现，可靠性更强。

需要注意的是，在本实施例中，为了保证移动机器人能够了解在每步旋转时需要旋转的角度，可采用以下几种方式：一种方式是，在驱动指令内携带有自身想要实现的旋转角度，例如第一驱动指令内携带有第一预设角度的值；另一种方式是，移动机器人内预先保存的上述角度检测控制程序内，包含有各个驱动指令对应的旋转角度值，故当接收到相应的驱动指令后，即会依据自身保存的对应的旋转角度值进行判断。具体采用哪种方式本发明不作限定。另外，若移动机器人内设置有倒车策略脚本的话，实现上述角度检测控制功能的角度检测程序可以设置于倒车策略脚本内，当然本发明对此不作限定。

在一种优选实施例中，倒车准备动作结束后，还包括：

发送倒车准备完成的响应至发送倒车指令的调度中心或手操器内。

可以理解的是，由于是否倒车是由调度中心或手操器控制的，但是调度中心或控制手操器的工作人员，并不一定能够看到现场移动机器人的动作情况，因此，为了使工作人员能够及时得知移动机器人是否倒车准备完成，故本实施例中，移动机器人发送倒车准备完成的响应至发送倒车指令的调度中心或手操器，使控制倒车的工作人员及时了解倒车情况，方便进行移动机器人的管理。

在另一种优选实施例中，步骤s1中，控制移动机器人向第二侧转动第一预设角度的过程包括：

接收调度中心发送的第一停止指令，控制底盘第一侧的驱动轮停止动作；

步骤s2中，控制移动机器人向第二侧转动第二预设角度的过程包括：

接收调度中心发送的第二停止指令，控制底盘第二侧的驱动轮停止动作；

步骤s3中，控制移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态的过程包括：

接收调度中心发送的第三停止指令，控制底盘第一侧的驱动轮停止动作，倒车准备动作结束。

可以理解的是，在此实施例中，并非利用移动机器人自身保存的角度检测控制程序来进行角度检测以及控制移动机器人停止，而是依据调度中心发送的停止指令来控制，调度中心设置的预设策略中可以设置有移动机器人在上述每次转动时的具体时间，该时间可以依据移动机器人的移动速度等因素进行设置，当移动机器人进行转动的时间达到预设的相应时间后，则调度中心自动发送相应的停止指令至移动机器人，控制其停止动作。

但是，在上述实施例的方式下，由于设定的具体时间可能并不完全符合移动机器人的运行情况，可能出现在未达到预设角度时，即接收到调度中心发送的停止指令，使得移动机器人并未旋转至预设角度，这种情况下，由于本发明中的第一预设角度和第二预设角度的数值较小，工作人员肉眼可能无法辨别是否已经达到对应的预设角度，故优选的，移动机器人内还包括角度检测的程序，即移动机器人会实时检测自身当然的旋转角度，并且该方法还包括：

接收到第一停止指令时，若检测到移动机器人向第二侧转动的角度未达到第一预设角度，则发送第一旋转未完成的提示信息至调度中心；

接收到第二停止指令时，若检测到移动机器人向第二侧转动的角度未达到第一预设角度与第二预设角度之和，则发送第二旋转未完成的提示信息至调度中心；

接收到第三停止指令时，若检测到移动机器人未回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态，则发送回复未完成的提示信息至调度中心。

可以理解的是，通过向调度中心发送上述提示，能够使控制调度中心的工作人员及时了解到当前移动机器人的旋转情况，是否未达到预设角度，从而方便工作人员及时进行相应的处理，例如继续控制移动机器人旋转等。

另外，在其他实施例中，移动机器人可在接收到第一驱动指令、第二驱动指令和回复驱动指令之后进行角度检测，并在检测到自身旋转角度达到对应的预设角度时，若未收到调度中心发送的停止指令的话，则发送旋转完成的提示至调度中心进行显示，来提示工作人员及时手动控制调度中心发送相应的停止指令，控制移动机器人停止转动。

或者，若无上述旋转完成的提示的话，则由于误差因素的影响，可能导致调度中心发送停止指令时，移动机器人的旋转角度可能已经超出了预设角度值，此时，优选也发送旋转超范围的提示至调度中心进行提示。

当然，以上仅为几种优选方案，移动机器人是否包含角度检测程序、具体何时开启角度检测以及发送哪些提示至调度中心，本发明均不作具体限定。

本发明还提供了一种移动机器人原地倒车装置，应用于移动机器人，参见图7所示，图7为本发明提供的一种移动机器人原地倒车装置的结构示意图。该装置包括：

第一驱动模块1，用于接收第一驱动指令，依据第一驱动指令给移动机器人底盘第一侧的驱动轮一个预设前进速度，控制移动机器人向第二侧转动第一预设角度；并触发回复模块3；

回复模块3，用于接收回复驱动指令，依据回复驱动指令给底盘第一侧的驱动轮一个第一预设后退速度，控制移动机器人回复至脚轮与底盘左右侧边平行的状态。

在一种优选实施例中，该装置还包括：

第二驱动模块2，用于接收第二驱动指令，依据第二驱动指令给移动机器人底盘第二侧的驱动轮一个第二预设后退速度，控制移动机器人向第二侧转动第二预设角度；并触发回复模块3；

相应的，第一驱动模块1控制移动机器人向第二侧转动第一预设角度后，触发第二驱动模块模块2。

其中，本发明提供的移动机器人原地倒车装置与前述移动机器人原地倒车方法一一对应实现。

本发明还提供了一种移动机器人，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如以上任一项的移动机器人原地倒车方法的步骤；

底盘、设置于底盘四角上的四个脚轮；

两个驱动轮，用于带动脚轮移动；

驱动器，用于接收处理器发送的指令后驱动驱动轮动作。

其中，两个驱动轮可以分别设置于底盘的左右两侧的边缘处。或者两个驱动轮的中心以轴承连接，组成驱动轮组；驱动轮组设置于底盘的中心处，且驱动轮与移动机器人的脚轮平行设置。当然，两个驱动轮也可采用其他设计方式，本发明不限定驱动轮结构和位置。

以上的几种具体实施方式仅是本发明的优选实施方式，以上几种具体实施例可以任意组合，组合后得到的实施例也在本发明的保护范围之内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，相关专业技术人员在不脱离本发明精神和构思前提下推演出的其他改进和变化，均应包含在本发明的保护范围之内。

还需要说明的是，在本说明书中，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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。