本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，具體涉及一種機器人是否碰到障礙物的檢測方法和系統(tǒng)及芯片。

背景技術(shù)：

機器人技術(shù)一個關(guān)鍵的地方是對外界的感知，包括對物體、光線、溫濕度等等，這些都是通過傳感器的數(shù)據(jù)來進行分析獲得。對于自主行動機器人，物體尤其是前方的障礙物的檢測顯得尤其重要，因為這個會影響到機器人的路徑行為，也影響到了外界的安全。有非常多的傳感器開發(fā)出來用于這個用途，例如超聲波檢測、視覺檢測、紅外檢測等等，但是，這種單一的傳感器檢測會存在一定的弊端。比如，視覺檢測采用的傳感器成本較高；超聲波傳感器或紅外傳感器易受到周圍環(huán)境的噪聲或其它紅外光的干擾影響，從而對機器人判斷障礙物的可靠性產(chǎn)生影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種機器人是否碰到障礙物的檢測方法和系統(tǒng)及芯片，能夠提高機器人檢測是否碰到障礙物的準確性和可靠性，同時，里程計和加速度計都是機器人自身具有的配置，所以不需要額外的硬件成本。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種機器人是否碰到障礙物的檢測方法，包括如下步驟：

接收由里程計反饋的脈沖信號，根據(jù)所述脈沖信號計算得出第一速度值；

接收加速度計反饋的加速度信號，根據(jù)所述加速度信號計算得出第二速度值；

判斷所述第一速度值和所述第二速度值的差值是否大于預(yù)設(shè)值；

如果是，則確定機器人碰到障礙物；

如果否，則確定機器人沒有碰到障礙物。

進一步地，所述接收由里程計反饋的脈沖信號，根據(jù)所述脈沖信號計算得出第一速度值，包括如下步驟：

獲取單位時間內(nèi)接收到的里程計反饋的脈沖信號；

獲取里程計的脈沖信號轉(zhuǎn)換到距離的系數(shù)b；

計算得出所述第一速度值，其中，。

進一步地，所述接收加速度計反饋的加速度信號，根據(jù)所述加速度信號計算得出第二速度值，包括如下步驟：

獲取單位時間內(nèi)接收到的加速度計反饋的加速度信號；

計算得出所述第二速度值，其中，。

進一步地，所述預(yù)設(shè)值為絕對速度的30%。

進一步地，所述絕對速度為80mm/s。

一種機器人是否碰到障礙物的檢測系統(tǒng)，包括：

用于反饋脈沖信號的里程計；

用于反饋加速度信號的加速度計；

用于接收所述脈沖信號并計算得出第一速度值和接收所述加速度信號并計算得出第二速度值的處理器；

所述處理器還用于判斷所述第一速度值和所述第二速度值的差值是否大于預(yù)設(shè)值；如果是，則確定機器人碰到障礙物；如果否，則確定機器人沒有碰到障礙物。

進一步地，所述處理器包括：

第一獲取模塊，用于獲取單位時間內(nèi)接收到的里程計反饋的脈沖信號；

第二獲取模塊，用于獲取里程計的脈沖信號轉(zhuǎn)換到距離的系數(shù)b；

第一數(shù)據(jù)處理模塊，用于計算得出所述第一速度值，其中，。

進一步地，所述處理器包括：

第三獲取模塊，用于獲取單位時間內(nèi)接收到的加速度計反饋的加速度信號；

第二數(shù)據(jù)處理模塊，用于計算得出所述第二速度值，其中，。

進一步地，所述預(yù)設(shè)值為絕對速度的30%，所述絕對速度為80mm/s。

一種芯片，用于存儲程序，所述程序用于控制機器人執(zhí)行任一項上述的檢測方法。

本發(fā)明的有益效果在于：通過采用里程計和加速度計采集的數(shù)據(jù)，來判斷兩者的速度差，進而判斷機器人是否碰到障礙物，這種采用組合傳感器進行檢測的方式，能夠提高機器人檢測是否碰到障礙物的準確性和可靠性，而且不存在檢測盲區(qū)的問題，同時，里程計和加速度計都是機器人自身具有的配置，所以不需要額外的硬件成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述檢測方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明所述速度對比的示意圖。

圖3為本發(fā)明所述檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明：

掃地機器人，又稱自動打掃機、智能吸塵器等，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動在房間內(nèi)完成地板清理工作。一般采用刷掃和真空方式，將地面雜物先吸納進入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。一般來說，將完成清掃、吸塵、擦地工作的機器人，也統(tǒng)一歸為掃地機器人。掃地機器人的機身為無線機器，以圓盤型為主。使用充電電池運作，操作方式為遙控或是機器上的操作面板。一般能設(shè)定時間預(yù)約打掃，自行充電。機體上設(shè)有各種感應(yīng)器，可檢測行進距離、行進角度、機身狀態(tài)和障礙物等，如碰到墻壁或其他障礙物，會自行轉(zhuǎn)彎，并依不同的設(shè)定，而走不同的路線，有規(guī)劃地清掃地區(qū)。

本發(fā)明所述機器人包括如下結(jié)構(gòu)：帶輪子的能夠自主行進的機器人機體，前面有用于檢測碰撞的傳感器，前面檢測碰撞傳感器可以是物理的碰撞檢測或者是超聲波、激光等非接觸式檢測。機器人內(nèi)部裝置有慣性傳感器，包括加速度計30和陀螺儀等，輪子上面有里程計20（一般是碼盤）。

如圖1所示的機器人是否碰到障礙物的檢測方法，包括如下步驟：接收由里程計20反饋的脈沖信號，根據(jù)所述脈沖信號計算得出第一速度值；接收加速度計30反饋的加速度信號，根據(jù)所述加速度信號計算得出第二速度值；判斷所述第一速度值和所述第二速度值的差值是否大于預(yù)設(shè)值；如果是，則確定機器人碰到障礙物；如果否，則確定機器人沒有碰到障礙物。

如圖2所示，坐標x軸表示的是時間t，坐標y軸表示的是速度v，實曲線表示根據(jù)里程計20檢測到隨時間變化而變化的第一速度值，虛曲線表示根據(jù)加速度計30檢測到的隨時間變化而變化的第二速度值。由于噪聲等原因兩者速度會有差別，但是在沒有外阻力和輪子打滑情況下，兩者速度比較接近，偏差一般小于20%，如圖中的△v1。如果機器遇到障礙物阻擋，輪子打滑，兩者的速度差會相差比較大，如圖中的△v2，根據(jù)加速度計30算出來的速度接近于零，當兩者的速度差值大于預(yù)設(shè)值，則可以確定機器人碰到了障礙物。

如果地面不打滑，單獨采用里程計20就能準確地檢測是否碰到障礙物，因為機器人碰到障礙物停止下來了，因為聯(lián)動關(guān)系，輪子也會轉(zhuǎn)動變慢，最后停止，里程計20反饋回來的速度信號也變成了零。但是，實際上，輪子和地面很容易產(chǎn)生打滑，當機器人碰到障礙物時，機身雖然停止了，但是輪子還是會打滑旋轉(zhuǎn)，里程計20會繼續(xù)產(chǎn)生脈沖信號。所以，在現(xiàn)實使用中，僅僅依靠里程計20是無法準確檢測出機器人是否碰到了障礙物。本發(fā)明所述的檢測方法，就是通過采用里程計20和加速度計30采集的數(shù)據(jù)，來判斷兩者的速度差，進而判斷機器人是否碰到障礙物，這種采用組合傳感器進行檢測的方式，即使是機器人碰到了障礙物打滑了，也能準確判斷出其已經(jīng)碰到了障礙物，避免了單獨采用里程計20所帶來的誤檢的可能性。所以，本發(fā)明所述的檢測方法，能夠提高機器人檢測是否碰到障礙物的準確性和可靠性，而且不存在檢測盲區(qū)的問題，同時，里程計20和加速度計30都是機器人自身具有的配置，所以不需要額外的硬件成本。

優(yōu)選的，所述接收由里程計20反饋的脈沖信號，根據(jù)所述脈沖信號計算得出第一速度值，包括如下步驟：獲取單位時間內(nèi)接收到的里程計20反饋的脈沖信號；獲取里程計20的脈沖信號轉(zhuǎn)換到距離的系數(shù)b；計算得出所述第一速度值，其中，。采用所述方式，可以準確快速地獲取第一速度值，有利于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。

優(yōu)選的，所述接收加速度計30反饋的加速度信號，根據(jù)所述加速度信號計算得出第二速度值，包括如下步驟：獲取單位時間內(nèi)接收到的加速度計30反饋的加速度信號；計算得出所述第二速度值，其中，。采用所述方式，可以準確快速地獲取第二速度值，有利于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。

優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)值為絕對速度的30%。通過采用絕對速度作為判斷基準，可以保證判斷的準確性。因為采用其它傳感器檢測的速度作為判斷基準時，往往會受傳感器檢測結(jié)果的影響，如果外界事物干擾了傳感器，則檢測速度就會變化，判斷基準也就相應(yīng)變化，從而得出錯誤的結(jié)果。

優(yōu)選的，所述絕對速度為80mm/s，該速度是通過大量的研究和設(shè)計才得出的，能夠符合大多數(shù)機器人的檢測條件。

如圖3所示的機器人是否碰到障礙物的檢測系統(tǒng)，包括：用于反饋脈沖信號的里程計20；用于反饋加速度信號的加速度計30；用于接收所述脈沖信號并計算得出第一速度值和接收所述加速度信號并計算得出第二速度值的處理器10；所述處理器10還用于判斷所述第一速度值和所述第二速度值的差值是否大于預(yù)設(shè)值；如果是，則確定機器人碰到障礙物；如果否，則確定機器人沒有碰到障礙物。所述預(yù)設(shè)值為絕對速度的30%，所述絕對速度為80mm/s。

其中，所述處理器10包括：第一獲取模塊101，用于獲取單位時間內(nèi)接收到的里程計20反饋的脈沖信號；第二獲取模塊103，用于獲取里程計20的脈沖信號轉(zhuǎn)換到距離的系數(shù)b，該系數(shù)b可以從存儲器或者緩存區(qū)中獲??；第一數(shù)據(jù)處理模塊102，用于計算得出所述第一速度值，其中，；第三獲取模塊104，用于獲取單位時間內(nèi)接收到的加速度計30反饋的加速度信號；第二數(shù)據(jù)處理模塊105，用于計算得出所述第二速度值，其中，。

本發(fā)明所述的檢測系統(tǒng)，通過采用里程計20和加速度計30采集的數(shù)據(jù)，來判斷兩者的速度差，進而判斷機器人是否碰到障礙物，這種采用組合傳感器進行檢測的方式，即使是機器人碰到了障礙物打滑了，也能準確判斷出其已經(jīng)碰到了障礙物，避免了單獨采用里程計20所帶來的誤檢的可能性。所以，本發(fā)明所述的檢測系統(tǒng)，能夠提高機器人檢測是否碰到障礙物的準確性和可靠性，而且不存在檢測盲區(qū)的問題，同時，里程計20和加速度計30都是機器人自身具有的配置，所以不需要額外的硬件成本。

本發(fā)明所述的芯片，用于存儲程序，所述程序用于控制機器人執(zhí)行任一項上述的檢測方法。采用該芯片的機器人，能夠通過采用里程計20和加速度計30采集的數(shù)據(jù)，來判斷兩者的速度差，進而判斷機器人是否碰到障礙物，這種采用組合傳感器進行檢測的方式，能夠提高機器人檢測是否碰到障礙物的準確性和可靠性，而且不存在檢測盲區(qū)的問題。

此外，作為一種可選方式，也可以通過單獨檢測加速度的大小來判斷是否碰到了障礙物。當機器人加速時，加速度為正，當機器人勻速時，加速度接近于零，當遇到障礙物時，加速度為比較大的負值，通過判斷加速度計輸出的絕對值，就可以判斷機器人是否遇到障礙物。最大加速度閾值的判斷，是與正常的加速度進行判斷的，機器人的輪子受控于軟件，一般機器人加速度小于0.33米每平方秒，加速度閾值可以設(shè)置為0.5米每平方秒，如果超過了，就表示是外力所施加的加速度。

以上實施例僅為充分公開而非限制本發(fā)明，凡基于本發(fā)明的創(chuàng)作主旨、未經(jīng)創(chuàng)造性勞動的等效技術(shù)特征的替換，應(yīng)當視為本申請揭露的范圍。