【
技术领域：
】本发明涉及机器人
技术领域：
，尤其涉及一种机器人狭窄空间的控制方法、装置、终端及存储介质。
背景技术：
：随着当今移动机器人技术越来越成熟，机器人功能越来越多，机器人工作的场景也越来越广泛，从而对机器人通过性的要求也越来越高。目前市面上的机器人为了满足功能需求，机器人轮廓往往采用非圆形设计，且机器人的感知传感器往往只检测机器人正面的区域，对于这样的机器人一旦进入到一个狭窄空间或有距离机器人很近的障碍时，机器人的旋转能力会受到限制。如果此时机器人的期望的移动路线又在机器人可以转向的范围外时，机器人的移动往往会卡死，从而这大大限制了机器人的通过能力，进而降低了机器人的适用场景。鉴于此，实有必要提供一种机器人狭窄空间的控制方法、装置、终端及存储介质以克服上述缺陷。技术实现要素：本发明的目的是提供一种机器人狭窄空间的控制方法、装置、终端及存储介质，旨在改善现有的非圆形机器人在狭窄空间移动时容易卡死的问题，提升了机器人在狭窄空间的通过能力。为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种机器人狭窄空间的控制方法，包括以下步骤：建立以机器人中心为原点的坐标系；根据所述机器人的实际物理轮廓信息计算出当机器人实现360度旋转且不会碰到障碍物时，所述机器人的物理轮廓上每个坐标点的旋转角度与距离代价值的映射关系表；检测并计算所述机器人的物理轮廓上的所述每个坐标点与周围空间的最近障碍物的距离代价值；根据所述距离代价值在所述映射关系表中查询所述周围空间允许的旋转角度范围[θmin，θmax]；获取所述机器人在当前移动路径中的偏转角度θ；判断所述偏转角度是否处于所述旋转角度范围内，若θmin＜θ＜θmax，则控制所述机器人沿所述当前移动路径前进；若θ＜θmin或θ＞θmax，则控制所述机器人减速后退。在一个优选实施方式中，所述建立以机器人中心为原点的坐标系步骤中包括：以所述机器人中心为原点，以所述机器人的正前方为x轴正向，以所述机器人的正右方为y轴正向，以所述机器人中心垂直地面向上为z轴正向来建立坐标系。在一个优选实施方式中，所述检测并计算所述机器人的物理轮廓上的坐标与周围空间的最近障碍物的距离代价值步骤中包括以下子步骤：接收传感器检测到的所述机器人与所述周围空间的距离信息，并映射到所述坐标系中，生成包含所述周围空间信息的二维坐标地图；计算所述二维坐标地图中每个坐标位置到所述最近障碍物的最近距离，定义所述最近距离作为所述每个坐标位置的距离代价，并生成距离代价地图；根据所述机器人的物理轮廓上的坐标来获取在所述距离代价地图中的距离代价值。在一个优选实施方式中，所述根据所述距离代价值在所述映射关系表中查询所述周围空间允许的旋转角度范围[θmin，θmax]步骤中包括；获取所述机器人的物理轮廓上的所述每个坐标点在所述周围空间允许的旋转角度范围；取所述机器人的物理轮廓上的所有坐标点的所述旋转角度范围的交集，得到所述机器人在所述周围空间允许的旋转角度范围[θmin，θmax]。在一个优选实施方式中，当控制所述机器人减速后退时，若θ＜θmin，则控制所述机器人同时向左转；若θ＞θmax，则控制所述机器人同时向右转。本发明第二方面提供了一种机器人狭窄空间的控制装置，包括用于采集机器人的物理轮廓与障碍物之间距离的空间检测模块及用于控制所述机器人移动的运动控制模块，还包括：坐标系建立模块，用于建立以机器人中心为原点的坐标系；映射表生成模块，用于根据所述机器人的实际物理轮廓信息计算出当机器人实现360度旋转且不会碰到障碍物时，所述机器人的物理轮廓上每个坐标点的旋转角度与距离代价值的映射关系表；代价值计算模块，用于根据机器人的物理轮廓与障碍物之间距离来计算所述机器人的物理轮廓上的所述每个坐标点与周围空间的最近障碍物的距离代价值；角度范围确定模块，用于根据所述距离代价值在所述映射关系表中查询所述周围空间允许的旋转角度范围[θmin，θmax]；偏转角度获取模块，用于获取所述机器人在当前移动路径中的偏转角度θ；角度判断模块，用于判断所述偏转角度是否处于所述旋转角度范围内，若θmin＜θ＜θmax，则控制所述机器人沿所述当前移动路径前进；若θ＜θmin或θ＞θmax，则控制所述机器人减速后退。在一个优选实施方式中，所述空间检测模块包括激光传感器、超声传感器与红外传感器；所述红外传感器位于所述机器人的底部，所述超声传感器位于所述红外传感器的上方，所述激光传感器位于所述超声传感器的上方。本发明第三方面提供了一种终端，所述终端包括存储器、处理器以及存储在所述存储器并可在所述处理器上运行的机器人狭窄空间的控制程序，所述机器人狭窄空间的控制程序被所述处理器执行时实现如上述实施方式中任一项所述的机器人狭窄空间的控制方法的各个步骤。本发明第四方面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存储有机器人狭窄空间的控制程序，所述机器人狭窄空间的控制程序被处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的机器人狭窄空间的控制方法的各个步骤。本发明提供的机器人狭窄空间的控制方法，预先根据机器人的物理轮廓计算出各个坐标点在旋转时旋转角度与距离代价值的映射关系，然后在机器人在狭窄空间的移动过程中，实时检测并计算机器人各个坐标点与最近障碍物的距离代价值，并根据映射关系获得各个坐标点在周围空间中所允许的旋转角度范围，最后通过判断机器人在移动路径的偏转角度是否在旋转角度范围内来决定机器人接下来的运动方向，因此，通过对周围空间的距离检测以及对当前偏转角度的判断可得到机器人是否能够通过当前狭窄空间的信息，从而避免了出现机器人因不能转向而卡死的问题，提升了机器人的通行能力。【附图说明】为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为本发明提供的机器人狭窄空间的控制方法的流程图；图2为本发明提供的机器人狭窄空间的控制装置的框架图；图3为机器人的结构示意图。【具体实施方式】为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。在本发明的实施例中，第一方面提供了一种机器人狭窄空间的控制方法，用于通过机器人狭窄空间的控制装置进行控制，从而使得机器人在狭窄空间中实时判断是否通过，避免机器人卡死在狭窄空间中，进而提升机器人通行能力。在本实施例中，机器人狭窄空间的控制装置包括用于采集机器人的物理轮廓与障碍物之间距离的空间检测模块及用于控制机器人移动的运动控制模块。其中，空间检测模块包括激光传感器11、超声传感器12与红外传感器13。红外传感器11位于机器人的底部，超声传感器12位于红外传感器的上方，激光传感器13位于超声传感器的上方。能够理解的是，如图3所示，对于一些非圆形机器人来说，通常分为两部分，一部分是靠近地面设置的驱动装置101，用于实现机器人的自主移动；另一部分是设于驱动装置上方的载物装置102，用于实现机器人的载物功能。一般而言，驱动装置101的物理轮廓相较于载物装置102的物理轮廓较大，因此，可将红外传感器11设于驱动装置101的底部，将超声传感器12设于驱动装置101的中部，将激光传感器13设于驱动装置101与载物装置102之间的连接处，从而有效地提升了各个传感器的适用范围，避免了遮挡。需要说明的是，本发明适用各种检测物体距离或位置或空间的传感器融合，也适用于通过无线通信或标定来获取位置或距离或空间的融合，也适用于通过计算机图像识别获取的障碍物距离或位置信息等，不仅仅局限于本实施例中提到的传感器种类。如图1所示，本方法包括以下步骤s11-s16。步骤s11，建立以机器人中心为原点的坐标系。具体的，以机器人中心为原点，以机器人的正前方为x轴正向，以机器人的正右方为y轴正向，以机器人中心垂直地面向上为z轴正向来建立坐标系，其中，坐标单位可设为米。步骤s12，根据机器人的实际物理轮廓信息计算出当机器人实现360度旋转且不会碰到障碍物时，机器人的物理轮廓上每个坐标点的旋转角度与距离代价值的映射关系表。具体的，在坐标系中进行2d栅格化，然后基于机器人的物理尺寸生成机器人中心栅格及相应的栅格价值图，根据机器人的物理轮廓选定若干个具有一定特征的坐标点，例如，旋转半径最大的棱边的坐标点、旋转半径最小的拐角的坐标点等，从而生成机器人的内切圆区与外接圆区。能够理解的是，机器人中心栅格的内切圆区为完全碰撞区，外接圆区之外为自由安全区，介于内切圆区与外接圆区之间的可定义为危险碰撞区。在危险碰撞区中，对于一些狭窄空间，机器人可通过旋转自身位姿的方式进行通过，而对于机器人上的坐标点，尤其是危险碰撞区中的坐标点，其通过狭窄空间时的可旋转角度与其距离代价值具有一定的映射关系，进而可预先根据机器人的物理轮廓经过计算生成各个坐标点的旋转角度与距离代价值的映射关系表，可记为table1。需要说明的是，在2d栅格图中，可预先设定每个栅格的大小，令d(p)为坐标系中某一栅格p到障碍物的最小欧式距离，则栅格p的距离代价值记为c(p)，且服从c(p)＝q(d(p))，其中，q函数为变量d(p)的递减函数(例如指数下降函数)，该函数可将坐标系下的距离值转换为距离代价地图中的栅格代价值。q函数可参考现有的递减函数或代价函数，本发明在此不做限定。执行步骤s13，检测并计算机器人的物理轮廓上的每个坐标点与周围空间的最近障碍物的距离代价值。在本步骤中，机器人在移动时，空间检测模块中的各个传感器检测周围空间，生成初始静态地图，然后根据q函数实时将传感器测得的距离转换为距离代价值，从而将初始静态地图转化为更符合机器人导航的动态代价地图，进而为机器人的自主避障以及路径规划等功能提供环境的实时信息。具体的，本步骤包括以下子步骤：接收传感器检测到的机器人与周围空间的距离信息，并映射到坐标系中，生成包含周围空间信息的二维坐标地图。其中，将红外、超声、激光等传感器检测到的距离信息都映射到机器人的坐标系下，可获得一组周围空间信息的二维坐标地图，可记为map1；计算二维坐标地图(map1)中每个坐标位置到最近障碍物的最近距离，定义最近距离作为每个坐标位置的距离代价，即以该最小欧式距离作为该坐标位置到最近障碍物的避障代价，并生成距离代价地图map2；改距离代价越小说明机器人距离障碍越近，则机器人的移动空间越受到限制；根据机器人的物理轮廓上的坐标来获取在距离代价地图(map2)中的距离代价值。需要说明的是，在一个实施例中，为保证机器人在运动过程中不产生与障碍物碰撞的危险，利用每个栅格与最近障碍物的最小欧式距离构造q函数(例如指数下降函数)，保证栅格距离障碍物越远，需要的距离代价越低，对map1进行q函数加工生成安全代价地图。当然，在其他实施例中，还可将环境能耗参数加入到q函数中，根据路面坎坷程度，赋予不同的栅格以不同的代价权重值，从而生成能耗代价地图。可将安全代价地图与能耗代价地图进行线性叠加，从而得到最终的距离代价地图。继续执行步骤s14，根据距离代价值在映射关系表(table1)中查询周围空间允许的旋转角度范围[θmin，θmax]。具体的，包括以下子步骤：获取机器人的物理轮廓上的每个坐标点在周围空间允许的旋转角度范围。能够理解的是，当机器人在狭窄空间运行时，机器人轮廓上不同的坐标点由于分布的位置不同，从而导致在坐标系中的坐标也不同，进而在距离代价地图(map2)中的距离代价值也不同，表现在运动过程中即为机器人的有些部位在通过狭窄空间时的可旋转的角度大，而有些部位的可旋转角度则较小。举例来说，对于一个横截面为矩形的机器人，在通过一个狭窄空间时，侧面部位的坐标点的可旋转角度较大，而两个侧面之间的棱边的坐标点的可旋转角度则较小。因此，需要将没个坐标点的旋转角度范围都根据其在map2中的代价值进行单独计算与查询，获得每个坐标点单独的旋转角度范围。取机器人的物理轮廓上的所有坐标点的旋转角度范围的交集，得到机器人在周围空间允许的旋转角度范围[θmin，θmax]。能够理解的是，当一个机器人通过狭窄空间时，需要机器人轮廓上的所有坐标点均能在距离代价地图(map2)中通过才行，因此，取其交集[θmin，θmax]，从而满足所有坐标点的旋转范围。继续执行步骤s15，获取机器人在当前移动路径中的偏转角度θ。具体的，偏转角度θ是以机器人的x轴正向为基准，为了表述方便，可将机器人向左转时角度描述为0～-180°，向右转角度描述为0～180°。其中，机器人沿着移动路径运行，而机器人的路径规划可参考现有技术，例如a*、d*等算法，本发明在此不做限定。机器人在沿着移动路径运行时，有时会进行转向，而这个转向时所需要的旋转角度即为偏转角度θ。步骤s16，判断偏转角度是否处于旋转角度范围内，若θmin＜θ＜θmax，则表明机器人在转向时不会碰撞到周围的障碍物，此时可通过运动控制模块控制机器人沿当前移动路径前进。其中，控制机器人跟随路径运动可参考dwa控制算法、pid跟随前瞻点等现有方法，本发明在此不做限定。若θ＜θmin或θ＞θmax，则表明机器人在转向时，需要旋转的角度超出了某些坐标点的可旋转范围，此时这些坐标点会与周围的障碍物发生碰撞，造成卡死与机器人的损伤，因此，此时通过运动控制模块控制机器人减速后退，避免机器人卡死。其中，当控制机器人减速后退时，若θ＜θmin，则控制机器人同时向左转；若θ＞θmax，则控制机器人同时向右转。综上所述，本发明提供的机器人狭窄空间的控制方法，预先根据机器人的物理轮廓计算出各个坐标点在旋转时旋转角度与距离代价值的映射关系，然后在机器人在狭窄空间的移动过程中，实时检测并计算机器人各个坐标点与最近障碍物的距离代价值，并根据映射关系获得各个坐标点在周围空间中所允许的旋转角度范围，最后通过判断机器人在移动路径的偏转角度是否在旋转角度范围内来决定机器人接下来的运动方向，因此，通过对周围空间的距离检测以及对当前偏转角度的判断可得到机器人是否能够通过当前狭窄空间的信息，从而避免了出现机器人因不能转向而卡死的问题，提升了机器人的通行能力。本发明第二方面提供的一种机器人狭窄空间的控制装置100，用于控制机器人通过狭窄空间，以提升通行能力。需要说明的是，机器人狭窄空间的控制装置100的实现原理及实施方式均与上述的机器人狭窄空间的控制方法相一致，故以下不再赘述。如图2所示，机器人狭窄空间的控制装置100除了包括空间检测模块10与运动控制模块20之外，还包括：坐标系建立模块30，用于建立以机器人中心为原点的坐标系；映射表生成模块40，用于根据机器人的实际物理轮廓信息计算出当机器人实现360度旋转且不会碰到障碍物时，机器人的物理轮廓上每个坐标点的旋转角度与距离代价值的映射关系表；代价值计算模块50，用于根据机器人的物理轮廓与障碍物之间距离来计算机器人的物理轮廓上的每个坐标点与周围空间的最近障碍物的距离代价值；角度范围确定模块60，用于根据距离代价值在映射关系表中查询周围空间允许的旋转角度范围[θmin，θmax]；偏转角度获取模块70，用于获取机器人在当前移动路径中的偏转角度θ；角度判断模块80，用于判断偏转角度是否处于旋转角度范围内，若θmin＜θ＜θmax，则控制机器人沿当前移动路径前进；若θ＜θmin或θ＞θmax，则控制机器人减速后退。本发明第三方面提供了一种终端(图中未示出)，终端包括存储器、处理器以及存储在存储器并可在处理器上运行的机器人狭窄空间的控制程序，机器人狭窄空间的控制程序被处理器执行时实现如上述实施方式中任一项所述的机器人狭窄空间的控制方法的各个步骤。本发明第四方面提供了一种计算机可读存储介质(图中未示出)，计算机可读存储介质存储有机器人狭窄空间的控制程序，机器人狭窄空间的控制程序被处理器执行时实现如上述实施方式任一项所述的机器人狭窄空间的控制方法的各个步骤。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块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。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统或装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统或装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述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例方案的目的。另外，在本发明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。本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。当前第1页12