[發明專利]一種機器人殼體碰撞檢測方法

在審

• 申請號: 201710321923.0
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN106996989A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 郭李浩;王坤
• 申請（專利權）人: 北京克路德人工智能科技有限公司
• 主分類號: G01P15/00
• 分類號: G01P15/00;G01M7/08
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,付雷杰

技術領域

本發明涉及機器人領域，具體涉及一種機器人殼體碰撞檢測方法。

背景技術

隨著當今社會的發展，機器人技術有了突飛猛進的發展。安防機器人作為一種特殊的巡檢機器人，在小區或廠區工業園內可以實現對固定路線的完全自主巡邏，尤其在大型區域，顯著提高了巡檢效率，優先降低了人力成本。

目前，通常的安防巡檢機器人為了滿足低成本及靈活性，體積設計大都比較矮小，而且自身攜帶的外部環境感知傳感器無法對自身近距離范圍內的狀況進行全方位的監測，比較容易受到外界直接接觸式的碰撞破壞，如故意打擊攻擊等傷害。

現有已知的安防機器人在對外接碰撞打擊進行檢測時大多采取在機器人殼體上安裝加速度計來對碰撞進行檢測，其原理為通過測量機器人客體上的加速度信號，當加速度達到預定的閾值時觸發警報裝置，以達到對外接異常碰撞情況的檢測。但由于碰撞加速度信號變化非常快，而且與機器人本身結構的震動有關，所以容易受到外界的干擾。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種機器人殼體碰撞檢測方法，在現有硬件的基礎上，通過對加速度傳感器采集數據的優化，有效降低了外界對殼體異常碰撞檢測的干擾。

一種機器人殼體碰撞檢測方法，對運動中的機器人殼體上的加速度傳感器進行加速度信號采集，將采集到的加速度信號轉化為速度變化量，根據速度變化量與預先設置的閾值比較來判斷是否為機器人殼體碰撞。

進一步地，具體檢測方法如下：

步驟一：在機器人的實際工作環境中，預先設定殼體碰撞和路面顛簸這兩種工況，分別對機器人殼體上的加速度傳感器進行加速度信號采集；

步驟二：剔除異常的加速度信號，將剩余的加速度信號以時間為單位進行積分運算，分別得到機器人殼體碰撞速度變化量和路面顛簸速度變化量，以殼體碰撞速度變化量的最小值與路面顛簸速度變化量的最大值的平均值作為閾值；

步驟三：機器人在工作環境中實際運行時，對機器人殼體上的加速度傳感器進行信號采集；

步驟四：將采集到的加速度信號以時間為單位進行積分運算，得到機器人運行過程中的實際速度變化量；

步驟五：將實際速度變化量與預先設定的閾值作比較，當實際速度變化量大于預先設定的閾值時就發出碰撞的報警信息。

有益效果：

1、本發明在現有硬件的基礎上，不增加成本，通過對采集到的加速度信息進一步積分處理得到速度變化量，綜合考慮加速度變化量及速度變化量，在機器人殼體被碰撞的過程中，由于速度變化量曲線要比加速度曲線平滑的多，所以該方法具有較強的抗干擾能力，檢測碰撞的準確性更高。

2、本發明的方法對于一些持續時間短，變化快的信號，對加速度信號的優化同樣能夠起到平滑濾波的作用。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

本發明提供了一種機器人殼體碰撞檢測方法，該方法先對安裝于機器人殼體上的加速度傳感器進行信號采集，然后對加速度信號以時間為單位進行積分運算，得到機器人碰撞過程中的速度變化量。采用該方法對機器人殼體碰撞進行實驗數據采集，并對速度變化量進行分析，選取合適的閾值，當速度變化量大于預先設定的閾值時就發出碰撞的報警信息。

該方法實施首先要在實際使用場景及路況下，預先對殼體碰撞加速度傳感器進行數據采集，然后對采集的傳感器數據進行分析處理，分析殼體被碰撞時傳感器數據，選取適當的碰撞判斷閾值。

流程如圖1所示，當機器人在小區或廠區工業園內對固定路線自主巡邏時，具體碰撞檢測方法為：

步驟一：在機器人的實際工作環境中，沿自主巡邏的固定路線，模擬會遇到的殼體碰撞和路面顛簸這兩種工況，分別對此時的機器人殼體上的加速度傳感器進行加速度信號采集；

步驟二：剔除異常的加速度信號，將剩余的加速度信號以時間為單位進行積分運算，分別得到機器人殼體碰撞速度變化量和路面顛簸速度變化量，以殼體碰撞速度變化量的最小值與路面顛簸速度變化量的最大值的平均值作為閾值；

步驟三：機器人在工作環境中實際運行時，對機器人殼體上的加速度傳感器進行信號采集；

步驟四：將采集到的加速度信號以時間為單位進行積分運算，得到機器人運行過程中的實際速度變化量；

步驟五：將實際速度變化量與預先設定的閾值作比較，當實際速度變化量大于預先設定的閾值時就發出碰撞的報警信息；如果小于設定閾值，則繼續運行。

綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。