本发明涉及机器人制造技术领域，特别涉及一种机器人的控制系统。
背景技术
随着国内生活水平的不断提高，机器人走入平常百姓家，并被越来越多的人所接受，例如，扫地机器人作为清洁帮手，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，现有的机器人一般采用同步建图的定位的方法为移动机器人提供导航规划地图和定位信息。
然而，现有的机器人对障碍物统一处理，例如，可能移动的桌子或者固定的床，当可能移动的桌子搬走时，仍然影响导航规划，或长期存在的不易实时观测到的静态障碍物依旧会撞上去，使得机器人看起来有些不聪明且不智能。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种机器人的控制方法。该机器人的控制方法优化机器人定位、导航规划性能，提升用户体验。
为了实现上述目的，本发明的一方面公开了一种机器人的控制系统，该系统包括：障碍物检测模块，用于获取机器人所在环境的障碍物数据；障碍物处理模块，用于对获得的障碍物数据进行处理，得到机器人定位和/或导航的电子地图；导航控制模块，用于根据任务类别以及获得的电子地图，规划所述机器人移动的方案，并控制所述机器人移动去执行任务。
根据本发明的机器人的控制系统，通过在机器人中设置障碍物检测模块以检测机器人所在环境的障碍物信息，并将障碍物信息合理的进行处理，得到为机器人定位和/或导航所用的电子地图，以根据任务类型和电子地图，规划机器人的移动方案，从而优化了机器人的定位、导航规划性能，提升了用户体验。
另外，根据本发明上述实施例的机器人的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述障碍物检测模块包括：单个或多个传感器，所述传感器的类型可不同，包括：测距传感器，可检测障碍物相对于扫地机的距离和方位；或碰撞传感器，可在机器碰撞障碍物时检测出碰撞信号；或惯性测量单元，可测的机器移动时的加速度或角速度信号。
进一步地，所述测距传感器包括：激光雷达传感器，和/或深度相机传感器，和/或红外墙检传感器，和/或红外沿墙传感器，和/或超声波测距传感器。
进一步地，所述障碍物处理模块包括：置信度处理子模块，用于根据所述障碍物检测模块的多个传感器的检测数据以及对应于每个传感器的置信度权值得到所述机器人的活动范围内的障碍物，其中，所述多个传感器分别对应于多个不同的置信度权值。
进一步地，当障碍物检测模块为测距传感器时，所述测距传感器的数据置信度权值按从所述机器人到所述障碍物的距离进行加权处理，距离越大，其置信度值越低。
进一步地，所述障碍物处理模块还包括：识别子模块，用于识别所述障碍物的类型，其中，所述障碍物的类型包括动态障碍物或者静态障碍物，并根据识别结果为所述机器人规划导航地图和/或定位。
进一步地，识别所述障碍物的类型的方法包括：根据背景建模方法或者帧差法判断所述障碍物是否发生位移，如果是，则为所述动态障碍物，如果否，则为所述静态障碍物；和/或，根据不同时间在固定位置检测到障碍物的次数是否超过预设的阈值，如果是，则为所述静态障碍物，如果否，则为所述动态障碍物。
进一步地，所述导航控制模块具体用于：所述任务类型为到点运动，根据障碍物信息，规划到点运动导航路径，其中，所述路径远离障碍物，以避免机器人发生碰撞。
进一步地，所述导航控制模块具体用于：所述任务类型为清洁，控制所述机器人在碰撞到或靠近障碍物距离至预设阈值时，在导航规划中在对应的对所述障碍物处增加沿边行走导航规划。
进一步地，所述导航控制模块具体用于：所述障碍物困住所述机器人时，对所述机器人实施逃脱任务；执行所述逃脱任务时，控制所述机器人清除所述导航地图中记录的周围的障碍物信息，开启各个方向的导航，重新记录障碍物信息，直到逃脱成功；如果多次逃脱失败，判断出机器人被完全困住，上报被困信息寻求协助处理。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的机器人的控制系统的结构框图；
图2是根据本发明一个实施例的机器人安装激光雷达传感器和碰撞传感器的示意图；以及
图3是根据本发明一个实施例的障碍物类别示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的机器人的控制系统。
图1是根据本发明一个实施例的机器人的控制系统的结构框图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的机器人的控制系统100，包括：障碍物检测模块110、障碍物处理模块120和导航控制模块130。
其中，障碍物检测模块110用于获取机器人所在环境的障碍物数据。障碍物处理模块120用于对获得的障碍物数据进行处理，得到机器人定位和/或导航的电子地图。导航控制模块130用于根据任务类别以及获得的电子地图，规划机器人移动的方案，并控制机器人移动去执行任务。另外，该系统100还可以包括：移动模块，用于移动机器人。
根据本发明的机器人的控制系统，通过在机器人中设置障碍物检测模块以检测机器人所在环境的障碍物信息，并将障碍物信息合理的进行处理，得到为机器人定位和/或导航所用的电子地图，以根据任务类型和电子地图，规划机器人的移动方案，从而优化了机器人的定位、导航规划性能，提升了用户体验。
在一些实施例中，障碍物检测模块110包括：单个或多个传感器，传感器的类型可不同，包括：测距传感器，可检测障碍物相对于扫地机的距离和方位，一般安装在机器人的顶上，或碰撞传感器，可在机器碰撞障碍物时检测出碰撞信号，一般安装在机器人的侧面上，或惯性测量单元，可测的机器移动时的加速度或角速度信号。其中，测距传感器包括：激光雷达传感器，和/或深度相机传感器，和/或红外墙检传感器，和/或红外沿墙传感器，和/或超声波测距传感器。其中，红外墙检传感器和红外沿墙传感器可以做成一样的传感器，但是，安装位置不同，功能不同。
具体来说，机器人可以包括用于检测障碍物的多个传感器，多个传感器的类型可以不同，可以安装一种类型的传感器，也可以将几种类型的传感器进行组合安装到同一个机器人上。如图2所示，在机器人上安装了两个传感器，一个是激光雷达传感器，一个是碰撞传感器，而激光雷达传感器属于测距传感器这个类型，也就是说，图2中的机器人安装了两种类型的传感器。
在一些实施例中，障碍物处理模块120包括：置信度处理子模块，用于根据障碍物检测模块110的多个传感器的检测数据以及对应于每个传感器的置信度权值得到机器人的活动范围内的障碍物，其中，多个传感器分别对应于多个不同的置信度权值。
换句话说，这些不同类型的传感器特性不同，则通过传感器所测得的障碍物的意义也就不同，所述置信度处理子模块的用途就是给不同的传感器配置有不同的置信度权值。
作为一个示例，安装在机器人上的传感器可以为碰撞传感器，置信度子模块给碰撞传感器检测得到的数据进行最大的加权处理。因为只有实际存在的障碍物才会碰撞，因此碰撞传感器记录的数据有绝对的可靠性，赋于最大的权值。
进一步地，当障碍物检测模块110为测距传感器时，测距传感器的数据置信度权值按从机器人到障碍物的距离进行加权处理，距离越大，其置信度值越低。
作为一个示例，安装在机器人上的传感器为激光雷达传感器，对激光雷达传感器的检测数据按从机器人到障碍物的距离进行加权处理，距离越大，权值越低。因为激光雷达传感器的测距范围一般有盲区，且远距离的时候误差会增大，因此应该给激光雷达传感器的检测数据在增添不同距离不同的权值分配，远距离的时候置信度值低，盲区内的数据置信度为零。还有可以根据检测数据测到的位置制定不同的策略。
其中，碰撞传感器或者深度相机或者imu作为激光雷达传感器的辅助传感器。具体来说，结合图2所示，如一般激光雷达传感器检测的数据是单行数据，仅能检测出激光雷达传感器所检测的阈值高度线上的障碍物，则对于阈值高度线以下的障碍物，激光雷达传感器可能发挥不了作用，那么则需要辅助其他的传感器如碰撞传感器记录其他影响机器人行走的较低的障碍物信息。其中，也可以用深度相机测出整个面的障碍物，并根据机器人的结构信息计算出影响到机器人行走的障碍物，并进行投影。也可以用imu记录的数据记录低于碰撞传感器的地面凸起等障碍物，使下次机器人在这些不平整区域行走时候减速慢行。imu也可以代替碰撞传感器，检测是否碰撞。值得注意的是，由于机器人的定位地图上的障碍物信息和导航地图上的障碍物信息会有不同，根据定位地图的任务需求，可仅用实时远距离观测的传感器检测的数据进行定位，如用激光雷达传感器或深度相机。
其中，机器人检测的障碍物的信号来源还可以为红外测距、超声波、地测传感器、里程计等，以辅助为机器人建立导航图和定位。
在一些实施例中，障碍物处理模块120还包括：识别子模块，用于识别障碍物的类型，其中，障碍物的类型包括动态障碍物或者静态障碍物，并根据识别结果为机器人规划导航地图和/或定位。
进一步地，识别障碍物的类型的方法包括：根据背景建模方法或者帧差法判断障碍物是否发生位移；如果是，则为动态障碍物；如果否，则为静态障碍物。和/或，根据不同时间在固定位置检测到障碍物的次数是否超过预设的阈值，如果是，则为所述静态障碍物，如果否，则为所述动态障碍物。
结合图3所示，102移动的人为动态障碍物，103椅子为可能移动的障碍物，104床为静态障碍物。
具体示例来说，在机器人上安装激光雷达传感器或深度相机数据，通过背景建模的方法或帧差法的方法检测物体是否是运动的，若检测到障碍物里有运动的物体，则判断该障碍物时动态障碍物。如果不动，为防止误检测，则在运动过程中，在不同的时间点，在同样的位置均检测到了该障碍物，且检测到的次数超过了预先设定的阈值，则认为所检测到的障碍物为静态障碍物，如果没有，则认为所检测到的障碍物为动态障碍物。并且可以将这些信息添加到导航地图中，或者在执行任务定位机器人位置时，识别静态障碍物或者动态障碍物。例如，可以将障碍物的识别结果记录在导航地图上，实现对普通的移动机器人控制，其中，静态障碍物会影响路径规划，机器人会绕开行走，动态障碍物不影响机器人路径规划，那么机器人靠近动态障碍物时控制减速，并试图穿过动态障碍物行走。在为机器人规划导航地图时，地图上记录的有所在环境障碍物位置信息、机器人可以移动无障碍物的区域、和未知机器人未探索的区域。
进一步地，还包括：当障碍物的类型改变时，清除对应发生改变类型的障碍物的历史信息，并重新进行识别。例如，若动态障碍物已消失，则可直接穿过行走，清除记录的障碍物信息。若依然在，障碍物会触发碰撞传感器、或红外传感器、或超声波等传感器，标记障碍物的存在。若机器人在按照工作任务行走期间测得某一个标记为障碍物的区域变为无障碍物，则快速清除该区域障碍物的历史信息，认为该处无障碍物，这样可以清除被误认为是有障碍物的区域，以达到实时更新障碍物的目的。
作为一个示例，导航控制模块130具体用于：任务类型为到点运动，根据障碍物信息，规划到点运动导航路径，其中，路径尽量远离障碍物，避免机器人发生碰撞。例如从控制机器人从a点到b点运动，则可以根据障碍物检测模块110检测到的障碍物信息，规划从a点到b点的距离，使得规划的路径与检测到的障碍物之间具有一定的距离，避免发生碰撞，这样做能更好的保护机器人。
作为一个示例，导航控制模块130具体用于：任务类型为清洁，控制机器人在碰撞到或靠近障碍物距离至预设阈值时，在导航规划中在对应的所述障碍物处增加沿边行走导航规划。例如，扫地机的任务是希望尽量清扫到所有的区域，特别是边边角角障碍物多的区域，扫地机可以开启仅每次碰撞到才认为障碍物的存在，碰撞后的机器人开启沿边清扫的任务，沿着障碍物旋转进行沿边清扫直到走到之前规划的路径，或者重新规划路径行走。
作为一个示例，导航控制模块130具体用于：障碍物困住机器人时，对机器人实施逃脱任务；执行逃脱任务时，控制机器人清除导航地图中记录的周围的障碍物信息，开启各个方向的导航，重新记录障碍物信息，直到逃脱成功；如果多次逃脱失败，判断出机器人被完全困住，上报被困信息寻求协助处理。
具体来说，导航控制模块130根据设定的任务需要有不同的控制策略。特别是，在移动机器人被困住时，由于种种情况记录到了障碍物的数据，会影响到后续的路径规划。如果机器人被某个动态障碍物玩弄了很久，例如，人，则有可能将动态障碍物标记成静态障碍物，导致被困住。因此，在遇到机器人被困住的时候，对机器人实施逃脱任务，机器人应先清除周围的障碍物信息，开启各个方向的导航规划，在行走的过程中根据障碍物检测模块110(例如，碰撞传感器)重新记录传感器的位置，直至找到出口脱困为止，从而改善了不同任务需求时使得算法效果更好。其中，开启各个方向的导航，机器人尝试各个方向进行逃脱，其尝试方向的顺序可以为从顺时针方向或者逆时针方向进行全方位无死角的逃脱。
根据本发明的机器人的控制系统，通过在机器人中设置障碍物检测模块以检测机器人所在环境的障碍物信息，并将障碍物信息合理的进行处理，得到为机器人定位和/或导航所用的电子地图，以根据任务类型和电子地图，规划机器人的移动方案，从而优化了机器人的定位、导航规划性能，提升了用户体验。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。