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制约装置和自移动视觉机器人及其控制方法 技术领域

[0001] 本发明涉及到机器人领域， 特别是涉及到一种制约装置和自移动视觉机器 人及 其控制方法。

背景技术

[0002] 现有清洁机器人用于在一室内空间中自主行进 ， 同时无需使用者控制来执行操 作的自主移动装置。 清洁机器人通常在诸如家庭或办公室等室内空 间自主移动 ， 并在移动的同时将地板上的污物吸取到其内的 集尘盒中， 从而执行清洁操作 。 但是， 清洁机器人在实际操作时， 仍有许多应用上的限制， 较常见的是， 由 于各种不同室内摆设， 如家具等物品及其位置皆有不同， 且即使是相同室内空 间， 于不同的时间， 亦可能有不同的室内空间规划， 因此， 将清洁机器人设定 以一固定行走路径供其运行的方式不符合实际 需求的操作与控制形态。 而为避 免该清洁机器人于室内行走运作时碰撞墙面、 家具、 摆设物品等障碍物， 或者 为避免由未设阻隔的阳台、 楼梯落下， 目前较普遍的作法是以一制约装置， 也 称虚拟墙， 设置于不希望机器人进入区域的入口处， 利用该制约装置对外发射 信号， 在机器人上设置可接收该信号的部件， 使机器人接收到该信号后， 可进 行后退或其他行走方式， 以避免碰撞或跌落悬崖。

[0003] 现有制约装置形成制约区域对外发射信号需使 用电源， 不利于节能环保。

技术问题

[0004] 本发明的主要目的为提供一种自移动视觉机器 人以及其控制方法和一种制约装 置。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明提出一种自移动视觉机器人的控制方法 ， 包括步骤：

[0006] 所述机器人移动时采集环境图像；

[0007] 判断所述采集到的环境图像是否包含有预设的 可识别标识的制约装置； \¥0 2019/104739 卩（：17 \2017/114338

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[0008] 若是， 则计算所述制约装置与所述机器人间的距离， 并根据所述距离进行相应 动作。

[0009] 进一步地， 所述制约装置的四个面上分别设置可识别标识 。

[0010] 进一步地， 所述制约装置的四个面上的可识别标识各不相 同。

[0011] 进一步地， 所述可识别标识为二维码。

[0012] 进一步地， 所述制约装置为两个相对放置的所述制约装置 ， 所述机器人以两个 制约所述装置为端点设置制约体； 所述计算制约装置与所述机器人间的距离包 括计算所述制约体与所述机器人间的距离。

[0013] 进一步地， 所述制约体为直线、 曲线或曲面。

[0014] 进一步地， 所述机器人以所述制约装置为识别标识设置制 约区域， 所述计算制 约装置与所述机器人间的距离包括计算所述制 约区域与所述机器人间的距离。

[0015] 进一步地， 所述制约区域为一以所述制约装置为圆心， 以预设值为半径的圆形 ； 或以所述制约装置为识别标识的任意形状。

[0016] 进一步地， 所述计算所述制约装置与所述机器人间的距离 ， 并根据所述距离进 行相应动作包括： 所述制约装置与所述机器人间的距离小于第一 预设值， 所述 机器人进行减速动作。

[0017] 进一步地， 所述计算所述制约装置与所述机器人间的距离 ， 并根据所述距离进 行相应动作包括： 所述制约装置与所述机器人间的距离小于第二 预设值， 所述 机器人进行转向动作。

[0018] 本发明还提出一种自移动视觉机器人， 包括： 视觉传感器、 图像处理模块、 驱 动系统、 控制系统；

[0019] 所述视觉传感器采集环境图像， 并将所述采集到的环境图像发送给所述图像处 理；

[0020] 所述图像处理模块对所接收到的环境图像进行 处理， 并判断其中是否包含预设 有可识别标识的制约装置， 且在所述环境图像中包含预设有可识别标识的 制约 装置时计算所述制约装置与所述机器人间的距 离；

[0021] 所述驱动系统， 用于驱动所述机器人移动；

[0022] 所述控制系统， 用于在所述图像处理模块判断环境图像中包含 预设有可识别标 \¥0 2019/104739 卩（：17 \2017/114338

3 志的制约装置时， 根据所述制约装置与所述机器人间的距离控制 所述机器人进 行相应动作。

[0023] 进一步地， 所述控制系统根据所述制约装置与所述机器人 间的距离控制所述机 器人进行相应动作包括： 当所述制约装置与所述机器人间的距离小于第 一预设 值， 控制所述机器人进行减速动作。

[0024] 进一步地， 所述控制系统根据所述制约装置与所述机器人 间的距离控制所述机 器人进行相应动作包括： 当所述制约装置与所述机器人间的距离小于第 二预设 值， 控制所述机器人进行转向动作。

[0025] 本发明还提出一种制约装置， 包括： 本体、 设置于所述本体表面的二维码或设 置于所述本体表面的二维码及设置于所述本体 内部或者与其融合的磁性物质。

[0026] 进一步地， 根据所述设置于本体表面的二维码识别出不同 的制约装置。

[0027] 进一步地， 所述本体为一中空结构， 其材质为可透光材料， 内置 灯具。

发明的有益效果

有益效果

[0028] 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 根据用户设置的制约装置以及自移动 视觉机器人自带的摄像头即可以设置所述机器 人的执行区域或执行动作， 帮助 用户更好的对机器人的行为区域或行为指令做 出制约。 设置多个制约装置， 可 以灵活的限定机器人在不同环境中的不同的制 约命令。 将可识别标识设置为二 维码， 使机器人的摄像头可以迅速的辨别出制约装置 ， 快速的确定机器人的制 约范围。

对附图的简要说明

附图说明

[0029] 图 1是本发明一实施例的自移动视觉机器人的控� �方法的步骤示意图；

[0030] 图 2是本发明一实施例的自移动视觉机器人的控� �方法的制约装置的结构示意 图；

[0031] 图 3是本发明一实施例的自移动视觉机器人的控� �方法的形成的制约体的结构 示意图；

[0032] 图 4是本发明一实施例的自移动视觉机器人的控� �方法的使用过程中的示意图 \¥0 2019/104739 卩（：17 \2017/114338

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[0033] 图 5是本发明一实施例的自移动视觉机器人的控� �方法的使用过程中的示意图

[0034] 图 6是本发明一实施例的自移动视觉机器的结构� �意图；

[0035] 图 7是本发明一实施例的制约装置的结构示意图� �

[0036] 本发明目的的实现、 功能特点及优点将结合实施例， 参照附图做进一步说明。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0037] 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明 ， 并不用于限定本发 明。

[0038] 参照图 1， 提出本发明一实施例的自移动视觉机器人 3的控制方法， 包括步骤：

[0039] 81、 所述机器人 3移动时采集环境图像；

[0040] 82、 判断所述采集到的环境图像是否包含有预设的 可识别标识的制约装置；

[0041] 33、 若是， 则计算所述制约装置与所述机器人 3间的距离， 并根据所述距离进 行相应动作。

[0042] 本实施例中， 扫地机器人 3在清扫过程中时， 清扫路径是根据预定的逻辑算法 计算出来的， 在清扫的过程中扫地机器人 3的摄像头同时获取视野内的环境拍照 生成图像， 收集清扫环境的信息， 哪些地方是空旷的可以清扫， 哪些地方是有 障碍物要绕过去等， 依据获取的环境信息实时计算优化清扫路径。 扫地机器人 3 在移动过程中， 采集的图像的同时， 也分析图像的信息， 判断是不是包含有预 设的可识别标识的制约装置， 该预设的标识信息是用户预先存储在扫地机器 人 3 内的， 同时用户也事先将标识放置在制约装置上， 使可识别标识处于可被视觉 机器人 3捕捉到的位置。 如果机器人 3判定采集的图像中有制约装置， 则通过摄 像头或者是距离传感器检测机器人 3和制约装置之间的距离， 以制约装置有参照 物， 执行相应的动作。 其中， 执行的动作可以是根据制约装置的信息相关联 ， 也可以是根据标识信息相关联。

[0043] 参照图 2, 进一步地， 所述制约装置的四个面上分别设置有可识别标 识。

[0044] 本实施例中， 在制约装置在四周均设置可识别标识， 使所述机器人 3可以从任 \¥0 2019/104739 卩（：17 \2017/114338

5 一角度都可以识别到制约装置。

[0045] 进一步地， 所述制约装置的四个面上的可识别标识各不相 同。

[0046] 本实施例中， 将制约装置的四个面上设置不相同的可识别标 识， 每个标识对应 的是一个执行动作， 将一个制约装置上设置四个标识， 则一个制约装置就可以 发送不同的指令给所述机器人 3执行。 用户可以灵活的设置各可识别标识对应的 执行动作供所述机器人 3执行。 并且每个制约装置上设置的可识别码均不相同 ， 从而可以在清扫过程中区分各个制约装置以及 与该制约装置对应的区域， 达到 分区域清洁的目的。

[0047] 进一步地， 所述可识别标识为二维码 2。

[0048] 本实施例中， 二维码 2是指是用某种特定的几何图形按一定规律在� �面 （二维 方向上） 分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的图 片， 辨识度高， 摄像头 采集到该图片后， 容易辨别。 即使用户不小心将二维码 2放倒了， 扫地机器人 3 也能采集后识别出来。

[0049] 参照图 3， 进一步地， 所述制约装置为两个相对放置的所述制约装置 ， 所述机 器人 3以两个所述制约装置为端点设置制约体 4; 所述计算制约装置与所述机器 人 3间的距离包括计算所述制约体 4与所述机器人 3间的距离， 其中该制约体 4为 直线或者曲线或者是曲面。

[0050] 本实施例中， 上述的制约装置在所述机器人 3识别的环境中均是一个点， 但也 可以是一条线段， 两个制约装置形成两个端点， 然后以这两个端点形成一条制 约体 4。 所述机器人 3计算与两个制约装置的距离， 以该制约体 4为参照， 根据对 应的指令执行相应的动作。 其中， 两个制约装置为端点形成的制约体 4, 可以是 一条直线， 也可以是曲线或曲面， 根据用户事先设置的规则确定制约体 4的形状 。 在一具体实施例中， 所述机器人 3为视觉扫地机器人 3 , 用户不想让扫地机器 人 3清扫厨房， 将厨房的门口两侧均设置有制约装置， 两个制约装置上各设置有 可识别标识， 扫地机器人 3采集到这两个图片信息后， 计算此两个制约装置的位 置信息， 并根据该位置信息判断制约体 4的空间位置。

[0051] 进一步地， 所述机器人以所述制约装置为识别标识设置制 约区域， 所述计算制 约装置与所述机器人 3之间的距离包括计算所述制约区域与所述机� �人 3之间的 \¥0 2019/104739 卩（：17 \2017/114338

6 距离。

[0052] 本实施例中， 所述机器人 3在执行相应的动作时， 其中相应的动作包括了用户 设置有一个动作范围， 该范围就是制约区域， 使所述机器人 3执行动作时不得超 出这个制约区域或者说对这个制约区域重点执 行。 具体的， 所述机器人 3为视觉 扫地机器人 3 , 制约区域是指视觉扫地机器人 3的清扫范围， 视觉扫地机器人 3在 清扫时计算该扫地机器人 3与制约区域的距离， 避免清扫超出该制约区域。

[0053] 进一步地， 所述制约区域为一以所述制约装置为圆心， 以预设值为半径的圆形 ； 或以所述制约装置为识别标识的任意形状。

[0054] 本实施例中， 所述机器人 3以制约装置为参照物设置制约区域。 具体的， 以制 约装置为圆心， 设置一个半径为 3米圆， 该圆形内为制约区域。 或者， 以制约装 置为参照物， 设置一个离制约装置 1米远的区域为制约区域。

[0055] 参照图 4, 进一步地， 所述计算所述制约装置与所述机器人 3间的距离， 并根据 所述距离进行相应动作包括： 所述制约装置与所述机器人 3间的距离小于第一预 设值， 所述机器人 3进行减速动作。

[0056] 本实施例中， 当所述机器人 3在执行预设的动作时， 为避免与制约装置发生碰 撞， 实时获取所述机器人 3与制约装置之间的距离， 当两者之间的距离值小于第 一预设值， 所述机器人 3减速。 具体的， 计算扫地机器人 3与制约装置的距离， 实际上是为了计算扫地机器人 3与制约区域的边缘的距离或制约体 4的距离， 当 扫地机器人 3与制约区域的边缘或者与制约体 4的距离值小于某一值时， 此时扫 地机器人 3制约装置的距离小于第一预设值， 控制扫地机器人 3减速。 其中， 计 算的距离是扫地面器人的前方的距离， 若扫地机器人 3的某部分靠近制约区域的 边缘， 而扫地机器人 3正在远离该制约区域的边缘， 不属于小于某一值的范围， 扫地机器人 3不必减速。

[0057] 参照图 5 , 进一步地， 所述计算所述制约装置与所述机器人 3间的距离， 并根据 所述距离进行相应动作包括： 所述制约装置与所述机器人 3间的距离小于第二预 设值， 所述机器人 3进行转向动作。

[0058] 本实施例中， 计算扫地机器人 3与制约装置的距离， 也包括计算扫地机器人 3与 制约区域的边缘的距离或制约体 4的距离， 当扫地机器人 3与制约区域的边缘或 \¥0 2019/104739 卩（：17 \2017/114338

7 者与制约体 4的距离值小于第二预设值时， 控制扫地机器人 3减速。 该第二预设 值是小于第一预设值的， 当小于第二预设值， 说明扫地机器人 3与制约区域的边 缘非常接近， 快要超出制约区域了， 或者， 说明扫地机器人 3与制约体 4的距离 非常小快要越过制约体 4了， 就控制扫地机器人 3停止， 并转向其他方向进行清 扫。

[0059] 需要说明的是， 本发明实施例中采用的制约装置除了可以用作 上述限制机器人 运动外， 还可以作为灯塔指示机器人的运动。 例如， 将具有独特可识别标识的 制约装置放置在厨房门口， 当机器人检测到该可识别标识时， 即可判断出该区 域为厨房， 从而进行与厨房相对应的清洁策略。

[0060] 参照图 6 , 本发明还提出一种自移动视觉机器人 3 , 包括： 视觉传感器 7、 图像 处理模块 8、 驱动系统 10、 控制系统 9; 所述视觉传感器 7采集环境图像， 并将所 述采集到的环境图像发送给所述图像处理；

[0061] 所述图像处理模块 8对所接收到的环境图像进行处理， 并判断其中是否包含预 设有可识别标识的制约装置， 且在所述环境图像中包含预设有可识别标识的 制 约装置时计算所述制约装置与所述机器人 3间的距离；

[0062] 所述驱动系统 10， 用于驱动所述机器人 3移动；

[0063] 所述控制系统 9 , 用于在所述图像处理模块 8判断环境图像中包含预设有可识别 标志的制约装置时， 根据所述制约装置与所述机器人 3间的距离控制所述机器人 3进行相应动作。

[0064] 本实施例中， 视觉传感器 7是指利用光学元件和成像装置获取外部环境� �像信 息的仪器， 通常用图像分辨率来描述视觉传感器 7的性能。 视觉传感器 7的精度 不仅与分辨率有关， 而且同被测物体的检测距离相关。 视觉传感器 7视采集环境 图像后发送给图像处理模块 8 , 图像处理模块 8是通过取样和量化过程将一个以 自然形式存在的图像变换为适合计算机处理的 数字形式， 包括图片直方图、 灰 度图等的显示， 图片修复， 即指通过图像增强或复原， 改进图片的质量。 图像 处理模块 8接视觉传感器 7采集的图片进行处理， 识别图片中是否包含有预设可 识别标识的制约装置， 若有， 则图像处理模块 8根据图片的像素精度等信息分析 扫地机器人 3与制约装置的距离， 生成距离值。 控制系统 9接收到距离值后， 根 \¥0 2019/104739 卩（：17 \2017/114338

8 据该距离值的大小， 控制机器人 3进行相应的动作。 驱动系统 10, 是指步进电动 机和步进电动机驱动器构成步进的电机驱动系 统 10, 控制机器人 3前进、 后退、 转弯、 加速、 减速、 停止等运动。

[0065] 进一步地， 所述控制系统 9根据所述制约装置与所述机器人 3间的距离控制所述 机器人 3进行相应动作包括： 当所述制约装置与所述机器人 3间的距离小于第一 预设值， 控制所述机器人 3进行减速动作。

[0066] 本实施例中， 当所述机器人 3在执行预设的动作时， 为避免与制约装置发生碰 撞， 图像处理模块 8实时获取所述机器人 3与制约装置之间的距离， 当两者之间 的距离值小于第一预设值， 说明机器人 3比较接近制约装置了， 控制系统 9发出 减速信号给驱动系统 10, 驱动系统 10控制所述机器人 3减速。

[0067] 进一步地， 所述控制系统 9根据所述制约装置与所述机器人 3间的距离控制所述 机器人 3进行相应动作包括： 当所述制约装置与所述机器人 3间的距离小于第二 预设值， 控制所述机器人 3进行转向动作。

[0068] 本实施例中， 图像处理模块 8计算扫地机器人 3与制约装置的距离， 当扫地机器 人 ₃ 与制约装置的距离值小于第二预设值时， 说明扫地机器人 3即将碰上制约装 置， 控制系统 9发出停止的指令给驱动系统 10, 驱动系统 10控制扫地机器人 3停 止。

[0069] 参照图 7 , 本发明还提出一种制约装置， 包括本体 1、 设置于本体 1表面的二维 码 2或设置于所述本体 1表面的二维码 2及设置于所述本体 1内部或者与其融合的 磁性物质 6。

[0070] 本实施例中， 制约装置是设置在机器人 3使用环境中的装置， 用于制约机器人 3 的移动范围或制约机器人 3执行相应的动作。 本体 1是指一个承载体， 可以稳定 的放置在机器人 3使用的环境中， 优选的， 本体 1是一个正方体。 本体 1上设置二 维码 2, 以便机器人 3的视觉系统可以发现并识别制约装置。 或者， 本体 1上设置 的二维码 2是磁性物质 6制成， 便于机器人 3上的检测磁场的霍尔传感器检测到磁 性物质 6后采集该磁性物质 6处的图像， 方便机器人 3更好的识别该制约装置。 其 中， 磁性物质 6也可以设置在本体 1上。

[0071] 进一步地， 根据所述设置于本体 1表面的二维码 2识别出不同的制约装置。 \¥0 2019/104739 卩（：17 \2017/114338

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[0072] 本实施例中， 因为机器人 3识别的是二维码 2, 然后根据不同的二维码 2解析出 不同的制约信息， 因而用户在设置多个制约装置时， 以本体 1上的二维码 2作为 区别信息进行设置。 如果需要调换两个制约装置的位置， 可以将两个二维码 2从 本体 1上取下来然后分别放置在另一个本体 1体， 即完成调换两个制约装置的位 置。

[0073] 进一步地， 所述本体 1为一中空结构， 其材质为可透光材料，

[0074] 本实施例中， 起到保护作用，

面发生碰撞而破损。

, 方便在光线不好的环境中发光照亮二维码 2, 供机器人 3的 摄像头拍摄。 使二维码 2图片被扫地机器人 3获取。

置在本体 1上的光强传感器控制， 当光强传感器采集的光强值低于一定值时， 〇灯5亮起来， 照亮二维码 2。

[0075] 综上所述， 本发明根据用户设置的制约装置以及自移动视 觉机器人 3自带的摄 像头即可以设置所述机器人 3的执行区域或执行动作， 帮助用户更好的对机器人 3的行为区域或行为指令做出制约。 设置多个制约装置， 可以灵活的限定机器人 3在不同环境中的不同的制约命令。 将可识别标识设置为二维码 2, 使机器人 3的 摄像头可以迅速的辨别出制约装置， 快速的确定机器人 3的制约范围。

[0076] 以上所述仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利 用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或 等效流程变换， 或直接或间接运 用在其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。