一种机器人及其限制区域识别方法和装置与流程

本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人及其限制区域识别方法和装置。

背景技术：

在机器人自主导航过程中，机器人所在场景中可能存在不友好或危险的限制区域。比如，机器人所在场景中可能存在玻璃、台阶等影响机器人移动的障碍。机器人在移动过程中，需要主动检测或躲避这些限制区域。

为了使得机器人能够安全可靠的在场景中移动，完成所设定的导航任务，通常会在机器人所构建的场景图像中，标注限制区域的位置，比如在场景图像中标注虚拟墙，通过所标注的虚拟墙来阻止机器人进入限制区域。但是，如果机器人定位信息不准确，则可能使得机器人不能准确的识别虚拟墙的位置，因而，虚拟墙也就不能可靠的对机器人移动进行限制，不利于提高机器人移动的安全性和可靠性。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种机器人及其限制区域识别方法和装置，可以解决在场景图像中标记的限制区域不利于提高机器人移动的安全性和可靠性的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种机器人的限制区域识别方法，在机器人所在场景中设置有限制区域、第一定位基站和第二定位基站，所述机器人上设置有定位信号检测模块，所述机器人的限制区域识别方法包括：

机器人通过定位信号检测模块探测到第一定位基站和第二定位基站的定位信号；

根据所检测到的定位信号，确定机器人与第一定位基站的第一距离，以及机器人与第二定位基站的第二距离；

根据所述第一距离、第二距离，结合所述第一定位基站和第二定位基站的位置，确定机器人与所述限制区域的相对位置关系。

结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，所述确定机器人与所述限制区域的相对位置关系的步骤包括：

根据第一定位基站的位置和第一距离，确定机器人所在的第一圆，根据第二定位基站的位置和第二距离，确定机器人所在的第二圆；

获取第一圆和第二圆相交的第一交点和第二交点；

获取当前时间前的预定时段的机器人轨迹；

根据所述机器人轨迹，确定机器人位置为第一交点或第二交点。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能实现方式中，当所述限制区域边界为直线边界，且所述第一定位基站和第二定位基站设置在所述直线边界两端，所述确定机器人与所述限制区域的相对位置关系的步骤包括：

将所述第一距离与第二距离取和，得到第一和值；

当所述第一和值与第三距离的差值小于预定的第一距离阈值时，生成限制区域提示，所述第三距离为第一定位基站与第二定位基站之间的距离。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能实现方式中，当所述限制区域的边界为圆弧边界，且所述第一定位基站和第二定位基站位于所述圆弧边界且位于同一直径，所述确定机器人与所述限制区域的相对位置关系的步骤包括：

分别获取第一距离和第二距离的平方值后取和，得到第二和值；

获取所述圆弧所对应的直径平方值；

根据所述第二和值与所述直径平方值的比较结果，生成限制区域提示。

结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述限制区域的边界为凹圆弧，所述根据所述第二和值与所述直径平方值的比较结果，生成限制区域提示的步骤包括：

当所述机器人位于所述凹圆弧，且机器人向凹圆弧移动时，获取所述直径平方值减去所述第二和值的差值；

当所述直径平方值减去所述第二和值的差值小于预设的第二距离阈值时，生成限制区域提示。

结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述限制区域的边界为凸圆弧，所述根据所述第二和值与所述直径平方值的比较结果，生成限制区域提示的步骤包括：

获取所述直径平方值减去所述第二和值的差值；

当所述第二和值减去所述直径平方值的差值小于预设的第三距离阈值时，生成限制区域提示。

结合第一方面、第一方面的第一种可能实现方式、第一方面的第二种可能实现方式、第一方面的第三种可能实现方式、第一方面的第四种可能实现方式或第一方面的第五种可能实现方式，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述第一定位基站或第二定位基站为超宽带基站，所述定位信号检测模块为超宽带标签。

第二方面，本申请实施例提供了一种机器人的限制区域识别装置，在机器人所在场景中设置有限制区域、第一定位基站和第二定位基站，所述机器人上设置有定位信号检测模块，所述机器人的限制区域识别装置包括：

定位信号检测单元，用于由机器人通过定位信号检测模块探测到第一定位基站和第二定位基站的定位信号；

距离确定单元，用于根据所检测到的定位信号，确定机器人与第一定位基站的第一距离，以及机器人与第二定位基站的第二距离；

位置关系确定单元，用于根据所述第一距离、第二距离，结合所述第一定位基站和第二定位基站的位置，确定机器人与所述限制区域的相对位置关系。

第三方面，本申请实施例提供了一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的机器人的限制区域识别方法。

第四方面，本申请实施例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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的机器人的限制区域识别方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在机器人上运行时，使得机器人执行上述第一方面中任一项所述的机器人的限制区别识别方法。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过机器人所在场景中设置的第一定位基站和第二定位基站，通过机器人上所设置的定位信号检测模块检测到第一定位基站和第二定位基站的定位信号，根据所述定位信号分别确定第一路和第二距离，根据所述第一距离、第二距离，结合预先设定的第一定位基站和第二定位基站的位置，由于可以实时的计算机器人与定位基站的位置关系，因而可以更为准确的确定机器人与限制区域的位置关系，能够减少机器人进入限制区域的机率，提高机器人移动的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1是本申请一实施例提供的机器人导航定位的实现场景示意图；

图2是本申请一实施例提供的一种机器人的限制区域识别方法的实现流程示意图；

图3是本申请一实施例提供的一种确定机器人相对于定位基站位置的示意图；

图4是本申请一实施例提供的一种确定机器人与限制区域关系的示意图；

图5是本申请实施例提供的又一种确定机器人与限制区域关系的示意图；

图6是本申请又一实施例提供的确定机器人与区域关系的示意图；

图7是本申请实施例提供的机器人的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请中使用的术语“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。

如在本申请中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

图1为本申请实施例提供的一种机器人导航定位的实现场景示意图。如图1所示，由机器人传感单元，包括如雷达探测器、深度传感器等距离检测装置所检测到的场景示意图。在所述场景示意图中，灰色区域表示存在障碍物，白色区域表示可通行区域。由于机器人传感单元的缺陷，可能会存在检测不到的障碍物，比如玻璃等，或者存在检测不到的危险因素，比如水坑、台阶等。为了避免机器人进入这些限制区域，提高机器人r移动的安全性和可靠性，可由工作人员对所述场景示意图进行标注。比如，图1中标注的两段虚线(即虚拟墙1和虚拟墙2，可分别用l1和l2表示)，结合左右两个障碍物区域，构成限制区域a。

工作人员可以结合现场信息，在所述场景示意图中准确的标识出虚拟墙1和虚拟墙2。但是，当机器人在所述场景中移动时，由于机器人r在场景图像中的位置会出现偏移等误差，不能够准确的获取机器人相对于虚拟墙的位置，因而会使得机器人移动过程中出现危险事故，影响机器人移动的可靠性。为此，本申请在所述机器人所在场景中增加定位基站，包括第一定位基站和第二定位基站，如图1中的u1和u2，基于第一定位基站和第二定位基站，实现对机器人准确的控制，避免机器人进入限制区域。

图2示出的是基于图1所示的实现场景而提供的一种机器人的限制区域识别方法的实现流程示意图，详述如下：

在步骤s201中，机器人通过定位信号检测模块探测到第一定位基站和第二定位基站的定位信号；

在本申请实施例中，所述定位信号检测模块，用于接收所述第一定位基站和第二定位基站所发射的定位信号。所述定位信号可以为蓝牙定位信号、射频识别rfid信号、wifi信号或超宽带uwb信号。比如，在一种实现方式中，所述第一定位基站和第二定位基站可以分别为第一uwb基站和第二uwb基站，所述定位信号检测模块可以为uwb标签。通过uwb标签可以检测由第一uwb基站发送的第一定位信号，检测由第二uwb基站发送的第二定位信号。

在步骤s202中，根据所检测到的定位信号，确定机器人与第一定位基站的第一距离，以及机器人与第二定位基站的第二距离；

根据所检测到的定位信号，可以解析得到所述定位信号中包括的基站标识。根据所解析得到的基站标识，可以获取发送所述定位信号的定位基站。根据所述定位信号的接收时间，或者根据所述定位信号的接收强度，可以得到所述定位基站(第一定位基站或第二定位基站)与机器人之间的距离。结合所述定位信号(第一定位信号或第二定位信号)中包括的基站标识，可以确定所识别的距离与定位基站(第一定位基站或第二定位基站)的对应关系。

比如，所述定位信号为蓝牙信号，定位基站包括第一蓝牙基站、第二蓝牙基站，设置在机器人上的蓝牙接收器接收第一蓝牙基站发送的第一蓝牙信号，以及接收第二蓝牙基站发送的第二蓝牙信号。解析蓝牙信号(第一蓝牙信号或第二蓝牙信号)中包括的标识信息，得到蓝牙信号所对应的基站(第一蓝牙基站或第二蓝牙基站)，根据接收的蓝牙信号(第一蓝牙信号或第二蓝牙信号)的接收信号强度，可计算得到机器人相对于蓝牙基站之间的距离。结合所述蓝牙信号中包括的标识信息，可以得到所计算的距离为第一蓝牙基站与机器人的第一距离，或者第二蓝牙基站与机器人之间的第二距离。

比如，所述定位信号为超宽带uwb信号，定位基站包括第一uwb基站、第二uwb基站。设置在机器人上的uwb标签检测到第一uwb基站发送的第一定位信号，以及接收第二uwb基站发送的第二定位信号。机器人解析所述定位信号(包括第一定位信号和第二定位信号)中的标识，得到定位信号所对应的基站(第一uwb基站或第二uwb基站)。根据接收到定位信号的时间，结合定位基站发送定位信号的时间，可得到定位信号的传输时间，根据所述传输时间计算定位基站(第一uwb基站或第二uwb基站)与机器人之间的距离，结合定位信号中包括的标识信息，确定计算的距离所对应的定位基站为第一uwb基站或第二uwb基站。

在步骤s203中，根据所述第一距离、第二距离，结合所述第一定位基站和第二定位基站的位置，确定机器人与所述限制区域的相对位置关系。

计算得到机器人与第一定位基站之间的第一距离、机器人与第二定位基站之间的第二距离后，由于定位基站(第一定位基站或第二定位基站)的位置预先设定，因此，定位基站与限制区域之间的相对位置可以准确得到。只需要得到机器人与定位基站的相对位置，即可确定机器人与限制区域的相对位置。

在一种确定机器人相对于定位基站的位置实现方式中，如图3所示，预先确定了位置的第一定位基站u1和第二定位基站u2发射定位信号，机器人接收到所述定位信号，并根据所述定位信号计算机器人与第一定位基站之间的第一距离d1，机器人与第二定位基站之间的第二距离d2。以第一定位基站为圆心，以第一距离d1为半径，得到第一圆，第二基站u2为圆心，以第二距离d2为半径，得到第二圆，第一圆与第二圆相交，得到第一交点r1和第二交点r2两个交点位置。

为了得到准确的机器人位置，可以结合在计算定位时间之间的预定时长的机器人轨迹，确定机器人当前位置为第一交点或第二交点。比如，当前时刻为t1，可选取t0时刻至t1时刻的机器人轨迹，根据机器人的轨迹中的位置的变化，准确的得到机器人在当前时间在场景图像中的位置。

在获取到机器人在场景图像中的位置后，可以实时的更新机器人与限制区域的距离，当机器人与限制区域的距离小于预定距离时，则调整机器人移动方向，避免机器人移动至所述限制区域。

在一种实现方式中，为了快速准确的判断机器人当前所处理的位置是否符合安全要求，如图4所示，所述限制区域的边界为直线边界，且第一定位基站和第二定位基站分别设置在所述直线边界的两端。根据第一定位基站发送的定位信号确定第一距离d1，以及第二定位基站发送的定位信号确定第二距离d2，求取第一距离d1与第二距离d2的和，得到第一和值。并根据预先设定的第一定位基站u1和第二定位基站u2的位置，获取第一定位基站u1与第二定位基站u2之间的距离，即第三距离l3。如果第一和值减去第三距离l3的差值小于预设的第一距离阈值，则生成靠近限制区域提示，使得机器人能够及时的调整移动方向。由于这种情况下只需要简单进行数值比较即可快速的确定机器人当前位置与限制区域的关系，在保证机器人移动安全的前提下，快速准确的得到机器人移动的判断结果。

在一种实现方式中，所述限制区域的边界为圆弧，并且第一定位基站和第二定位基站位于所述圆弧边界且位于同一直径上，如图5所示，所述限制区域的边界l为凹圆弧，可以获取第一距离d1和第二距离d2的平方值后取和，得到第二和值，并计算圆弧直径d所对应的直径平方值。当机器人进入所述凹圆弧所对应的圆内时，可以将所述直径平方值减去所述第二和值得到的差值，与预设的第二距离阈值进行比较，如果所述直径平方值减去所述第二和值得到的差值小于预设的第二距离阈值，则生成限制区域提示，使机器人调整移动方向移动。

如图6所示，所述限制区域的边界l为凸圆弧，并且第一定位基站u1和第二定位基站u2位于所述圆弧边界且位于同一直径上，可以获取第一距离d1和第二距离d2的平方值后取和，得到第二和值，并计算圆弧直径d所对应的直径平方值。当机器人移动过程中，可以将所述第二和值减去所述直径平方值得到的差值，与预设的第三距离阈值进行比较，如果所述第二和值减去所述直径平方值得到的差值小于预设的第二距离阈值，则生成限制区域提示，使机器人调整移动方向移动。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上文实施例所述的机器人的限制区域识别方法，图7示出了本申请实施例提供的机器人的限制区域识别装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

参照图7，在机器人所在场景中设置有限制区域、第一定位基站和第二定位基站，所述机器人上设置有定位信号检测模块，所述机器人的限制区域识别装置包括：

定位信号检测单元701，用于由机器人通过定位信号检测模块探测到第一定位基站和第二定位基站的定位信号；

距离确定单元702，用于根据所检测到的定位信号，确定机器人与第一定位基站的第一距离，以及机器人与第二定位基站的第二距离；

位置关系确定单元703，用于根据所述第一距离、第二距离，结合所述第一定位基站和第二定位基站的位置，确定机器人与所述限制区域的相对位置关系。

图7所示的机器人的限制区域识别装置，与图2所示的限制区域识别方法对应。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

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。

本申请实施例还提供了一种机器人，该机器人包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/机器人的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

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算法步骤，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申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/机器人和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/机器人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。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

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