CN113031581A - 机器人、机器人行驶的控制方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种机器人、机器人行驶的控制方法、电子设备及存储介质，其中，所述机器人包括障碍物检测装置、控制装置和运动装置，所述控制装置包括轨迹确定模块、区域确定模块和避障控制模块；所述轨迹确定模块设置为确定机器人在未来的行驶轨迹信息；所述区域确定模块设置为基于所述行驶轨迹信息，确定在所述机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围；所述避障控制模块设置为在所述障碍物检测部件检测到障碍物的位置信息时，基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，控制所述运动装置进行减速避障。本申请实施例提高了机器人行驶的灵活性。
Description
技术领域
本申请涉及物流运输技术领域，具体而言，涉及一种机器人、机器人行驶的控制方法、电子设备及存储介质。
背景技术
随着电子商务和网络购物的迅猛发展，既给物流仓储行业带来了迅速崛起的契机，为了提高物流行业的运输效率，机器人应运而生。
在智能仓储环境中，通过将人和机器人的各自的行驶路线分离，或者通过用栅栏围住机器人的行驶路线，能够使人不与机器人接触，从而实现根本上的安全。
但是，上述方式限制了机器人的使用，使得机器人灵活性降低。
发明内容
有鉴于此，本申请至少提供一种机器人，以提高机器人行驶的灵活性。
第一方面，本申请实施例提供了一种机器人，所述机器人包括障碍物检测装置、控制装置和运动装置，所述控制装置包括轨迹确定模块、区域确定模块和避障控制模块；
所述轨迹确定模块设置为确定机器人在未来的行驶轨迹信息；
所述区域确定模块设置为基于所述行驶轨迹信息，确定在所述机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围；
所述避障控制模块设置为在所述障碍物检测部件检测到障碍物的位置信息时，基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，控制所述运动装置进行减速避障。
在一种实施方式中，所述轨迹确定模块进一步设置为：
获取所述机器人的行驶速度信息；
基于所述行驶速度信息，确定所述机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息。
在一种实施方式中，所述运动装置包括位于所述机器人底部前端的一个舵轮和位于所述机器人底部后端的两个支撑轮，所述机器人还包括舵轮传感器；所述轨迹确定模块进一步设置为：
获取所述舵轮传感器采集的所述舵轮的线速度和转角；
基于所述线速度和所述转角，确定两个所述支撑轮的中心点的线速度，以及基于预存的叉车轴距、所述转角以及所述线速度，确定两个所述支撑轮的中心点的角速度；
确定所述机器人的行驶速度信息包括所述中心点的线速度和所述中心点的角速度。
在一种实施方式中，所述轨迹确定模块进一步设置为：
根据所述中心点的角速度，确定所述机器人在所述未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧度；以及，
基于所述中心点的线速度确定所述机器人在所述未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧长。
在一种实施方式中，所述区域确定模块进一步设置为：
基于所述行驶轨迹信息以及所述机器人的尺寸信息，确定所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶时经过的行驶区域的位置范围；
基于所述行驶区域的位置范围，在所述行驶区域中截取所述机器人的侧向区域，将该侧向区域的位置范围作为所述禁行区域的位置范围。
在一种实施方式中，所述避障控制模块配置进一步设置为：
基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，确定所述障碍物是否进入所述禁行区域的位置范围内；
若所述障碍物进入所述禁行区域的位置范围内，控制所述运动装置进行停车；
若所述障碍物未进入所述禁行区域的位置范围内，基于所述障碍物的位置信息和所述机器人的行驶轨迹信息，确定在所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶的过程中，所述障碍物与所述机器人之间的动态距离，并基于所述动态距离控制所述运动装置进行减速避障。
在一种实施方式中，所述障碍物检测部件包括激光雷达传感器；所述避障控制模块进一步设置为：
获取所述激光雷达传感器检测到所述障碍物在所述激光雷达传感器对应的激光雷达坐标系下的第一位置坐标；
基于所述第一位置坐标，确定所述障碍物在所述机器人所处的车体坐标系下的第二位置坐标；
若检测到在所述车体坐标系下，所述第二位置坐标位于所述禁行区域的坐标范围内，则确定所述障碍物进入所述禁行区域的位置范围内。
在一种实施方式中，所述避障控制模块进一步设置为：
以所述机器人的当前位置为坐标原点，以所述机器人的行驶轨迹线方向的坐标轴为第一坐标轴，以所述坐标原点到所述第一坐标轴的垂线方向的坐标轴作为第二坐标轴，建立轨迹坐标系；
基于所述障碍物的位置信息，确定所述障碍物在所述轨迹坐标系中对应的目标位置坐标；
基于所述目标位置坐标、预设第一安全距离和预设第二安全距离，确定在所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶的过程中，所述障碍物与所述机器人的动态距离，所述预设第一安全距离用于表示距离所述机器人前方的安全距离；所述预设第二安全距离用于表示距离所述机器人侧边的安全距离。
在一种实施方式中，所述避障控制模块进一步设置为：
基于所述目标位置坐标中的第一坐标值和所述预设第一安全距离，确定所述障碍物与所述机器人的第一相对距离；
基于所述目标位置坐标中的第二坐标值和所述预设第二安全距离，确定所述障碍物与所述机器人的第二相对距离；
基于所述第一相对距离和所述第二相对距离，确定在所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶的过程中，所述障碍物与所述机器人的动态距离。
第二方面，本申请实施例提供了一种机器人行驶的控制方法，包括：
确定机器人在未来的行驶轨迹信息；
基于所述行驶轨迹信息，确定在所述机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围；
在所述障碍物检测部件检测到障碍物的位置信息时，基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，控制所述机器人的运动装置进行减速避障。
在一种可能的实施方式中，所述确定机器人在未来的行驶轨迹信息，包括：
获取所述机器人的行驶速度信息；
基于所述行驶速度信息，确定所述机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息。
在一种可能的实施方式中，所述获取机器人的行驶速度信息，包括：
获取所述机器人的舵轮传感器采集的舵轮的线速度和转角；
基于所述线速度和所述转角，确定所述机器人的两个支撑轮的中心点的线速度，以及基于预存的叉车轴距、所述转角以及所述线速度，确定两个所述支撑轮的中心点的角速度；
确定所述机器人的行驶速度信息包括所述中心点的线速度和所述中心点的角速度。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述行驶速度信息，确定所述机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息，包括：
根据所述中心点的角速度，确定所述机器人在所述未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧度；以及，
基于所述中心点的线速度确定所述机器人在所述未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧长。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述行驶轨迹信息，确定在所述机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围，包括：
基于所述行驶轨迹信息以及所述机器人的尺寸信息，确定所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶时经过的行驶区域的位置范围；
基于所述行驶区域的位置范围，在所述行驶区域中截取所述机器人的侧向区域，将该侧向区域的位置范围作为所述禁行区域的位置范围。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，控制所述机器人的运动装置进行减速避障，包括：
基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，确定所述障碍物是否进入所述禁行区域的位置范围内；
若所述障碍物进入所述禁行区域的位置范围内，控制所述机器人停车；
若所述障碍物未进入所述禁行区域的位置范围内，基于所述障碍物的位置信息和所述机器人的行驶轨迹信息，确定在所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶的过程中，所述障碍物与所述机器人之间的动态距离，并基于所述动态距离控制所述运动装置进行减速避障。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，确定所述障碍物是否进入所述禁行区域的位置范围内，包括：
获取激光雷达传感器检测到所述障碍物在所述激光雷达传感器对应的激光雷达坐标系下的第一位置坐标；
基于所述第一位置坐标，确定所述障碍物在所述机器人所处的车体坐标系下的第二位置坐标；
若检测到在所述车体坐标系下，所述第二位置坐标位于所述禁行区域的坐标范围内，则确定所述障碍物进入所述禁行区域的位置范围内。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述障碍物的位置信息和所述机器人的行驶轨迹信息，确定在所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶的过程中，所述障碍物与所述机器人之间的动态距离，包括：
以所述机器人的当前位置为坐标原点，以所述机器人的行驶轨迹线方向的坐标轴为第一坐标轴，以所述坐标原点到所述第一坐标轴的垂线方向的坐标轴作为第二坐标轴，建立轨迹坐标系；
基于所述障碍物的位置信息，确定所述障碍物在所述轨迹坐标系中对应的目标位置坐标；
基于所述目标位置坐标、预设第一安全距离和预设第二安全距离，确定在所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶的过程中，所述障碍物与所述机器人的动态距离，所述预设第一安全距离用于表示距离所述机器人前方的安全距离；所述预设第二安全距离用于表示距离所述机器人侧边的安全距离。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述目标位置坐标、预设第一安全距离和预设第二安全距离，确定在所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶的过程中，所述障碍物与所述机器人的动态距离，包括：
基于所述目标位置坐标中的第一坐标值和所述预设第一安全距离，确定所述障碍物与所述机器人的第一相对距离；
基于所述目标位置坐标中的第二坐标值和所述预设第二安全距离，确定所述障碍物与所述机器人的第二相对距离；
基于所述第一相对距离和所述第二相对距离，确定在所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶的过程中，所述障碍物与所述机器人的动态距离。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如第二方面所述的控制方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如第二方面所述的控制方法的步骤。
本申请提供的机器人，包括障碍物检测装置、运动装置和控制装置，所述控制装置包括轨迹确定模块、区域确定模块和避障控制模块，其中轨迹确定模块能够确定机器人在未来的行驶轨迹信息，然后区域确定模块即基于该行驶轨迹信息提前确定出禁止障碍物进入的禁行区域，从而避障控制模块在障碍物检测装置检测到障碍物的位置信息时，可以根据障碍物的位置信息以及该禁行区域的位置范围，控制运动装置进行减速避障。该机器人行驶过程中，能够根据机器人的行驶轨迹信息实时调整禁行区域，并根据该禁行区域以及障碍物的位置信息来控制机器人减速避障。该方式不需要对机器人的行驶路径进行预先隔离，能够在机器人行驶过程中控制该机器人进行减速避障，一方面提高了机器人行驶的灵活性，另一方面在保证机器人安全行驶的情况下，提高了机器人的运行效率。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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示出了本申请实施例所提供的一种机器人的结构示意图；
图2a示出了本申请实施例所提供的一种叉车的俯视结构示意图；
图2b示出了本申请实施例所提供的一种叉车的简化结构示意图
图3示出了本申请实施例所提供的一种机器人的行驶轨迹示意图；
图4示出了本申请实施例所提供的一种机器人在行驶轨迹行驶时经过的位置范围示意图；
图5示出了本申请实施例所提供的一种禁行区域的示意图；
图6示出了本申请实施例所提供的一种确定障碍物的极坐标的环境示意图；
图7示出了本申请实施例所提供的一种障碍物在轨迹坐标系下的坐标与机器人的行驶轨迹之间的关系示意图；
图8示出了本申请实施例所提供的一种障碍物与机器人在标准坐标系下的位置关系示意图；
图9示出了本申请实施例所提供的一种机器人行驶的控制方法的流程图；
图10示出了本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
机器人可以按照服务器下发的行驶路径进行自动行驶，在行驶过程中，可能发生机器人与障碍物相撞的情况。如果预先规划好机器人各种可能的行驶路径，并将这些行驶路径进行隔离，以阻止障碍物进入，一方面会限制机器人的使用(比如，给机器人下发的行驶路径只能是预先规划的行驶路径中的路径)，另一方面也会造成仓库等物流运输空间的极大浪费；总之，会导致机器人的运输工作不灵活。
本申请提供的机器人，包括障碍物检测装置、运动装置和控制装置，所述控制装置包括轨迹确定模块、区域确定模块和避障控制模块，其中轨迹确定模块能够确定机器人在未来的行驶轨迹信息，然后区域确定模块即基于该行驶轨迹信息提前确定出禁止障碍物进入的禁行区域，从而避障控制模块在障碍物检测装置检测到障碍物的位置信息时，可以根据障碍物的位置信息以及该禁行区域的位置范围，控制运动装置进行减速避障。该机器人行驶过程中，能够根据机器人的行驶轨迹信息实时调整禁行区域，并根据该禁行区域以及障碍物的位置信息来控制机器人减速避障。该方式不需要对机器人的行驶路径进行预先隔离，能够在机器人行驶过程中控制该机器人进行减速避障，一方面提高了机器人行驶的灵活性，另一方面在保证机器人安全行驶的情况下，提高了机器人的运行效率。
下面将结合本申请中附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种机器人进行详细介绍。
参见图1所示，为本申请实施例提供的一种机器人，该机器人包括障碍物检测装置101、控制装置102和运动装置103，控制装置102包括轨迹确定模块1021、区域确定模块1022和避障控制模块1023。
其中，轨迹确定模块1021设置为确定机器人在未来的行驶轨迹信息.
这里机器人在未来的行驶轨迹信息可以是机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息，比如未来5分钟内的行驶轨迹信息，这里的行驶轨迹信息可以是机器人按照预先规划好的路线行驶时的行驶轨迹信息，也可以是机器人在实际场景中按照自主规划的路线行驶时的行驶轨迹信息。
区域确定模块1022设置为基于行驶轨迹信息，确定在机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围。
这里的禁行区域是指相对于机器人来说，容易发生碰撞的区域，当有障碍物进入该禁行区域后，若机器人继续行驶则可能发生碰撞的危险区域，比如针对行驶的机器人来讲，有一些区域是机器人盲区，当障碍物位于该机器人盲区时，很容易在该区域与行驶中的机器人发生碰撞，这里将在机器人行驶过程中，容易与障碍物发生碰撞的区域称为禁行区域。
避障控制模块1023设置为在障碍物检测部件检测到障碍物的位置信息时，基于障碍物的位置信息和禁行区域的位置范围，控制运动装置进行减速避障。
这里可以通过机器人上安装的障碍物检测部件检测障碍物，比如机器人上安装有基于激光雷达技术检测障碍物的传感器，当障碍物进入传感器的检测范围时，即可以获取到该障碍物的位置信息，然后由控制装置102中的避障控制模块1023进一步根据该障碍物的位置信息和上述提到的禁行区域的位置范围，来控制运动装置禁行减速避障。
以上针对本申请实施例提出的机器人的整体描述，该机器人包括障碍物检测装置、运动装置和控制装置，该控制装置包括轨迹确定模块、区域确定模块和避障控制模块，其中轨迹确定模块能够确定机器人在未来的行驶轨迹信息，然后区域确定模块即基于该行驶轨迹信息提前确定出禁止障碍物进入的禁行区域，从而避障控制模块在障碍物检测装置检测到障碍物的位置信息时，可以根据障碍物的位置信息以及该禁行区域的位置范围，控制运动装置进行减速避障。该机器人行驶过程中，能够根据机器人的行驶轨迹信息实时调整禁行区域，并根据该禁行区域以及障碍物的位置信息来控制机器人减速避障。该方式不需要对机器人的行驶路径进行预先隔离，能够在机器人行驶过程中控制该机器人进行减速避障，一方面提高了机器人行驶的灵活性，另一方面在保证机器人安全行驶的情况下，提高了机器人的运行效率。
下面将结合具体的实施例进一步对该机器人进行阐述。
在一种实施方式中，轨迹确定模块在确定机器人在未来的行驶轨迹信息时，进一步设置为：
获取机器人的行驶速度信息；
基于行驶速度信息，确定机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息。
这里的行驶速度信息可以包括速度大小以及速度方向，特别地，根据该行驶速度信息即可以确定机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息，比如知道机器人的行驶速度为按照30m/s的速度向东行驶，则在5s后，机器人的行驶轨迹信息可以为从当前位置向东150m的轨迹。
这里获取机器人的行驶速度信息的方式可以包括多种，比如通过在机器人上安装速度传感器来测量机器人的行驶速度信息，这里的速度传感器包括测量速度大小的传感器以及测量速度方向的传感器，下面以一种具体的实施例来说明机器人的行驶速度信息的获取方式。
在一种具体的实施方式中，以机器人为叉车的形式进行介绍，如图2a和图2b所示，其中图2a叉车的俯视结构示意图，图2b为叉车的简化结构示意图，该叉车上的运动装置包括位于叉车底部前端的一个舵轮和位于叉车底部后端的两个支撑轮，这里的舵轮作为驱动轮，该叉车上还设置有舵轮传感器，该舵轮传感器可以包括用于检测舵轮线速度的线速度传感器以及用于检测舵轮转角的角度传感器，轨迹确定模块进一步设置为：
获取舵轮传感器采集的舵轮的线速度和转角；
基于线速度和转角，确定两个支撑轮的中心点的线速度，以及基于预存的叉车轴距、转角以及线速度，确定两个支撑轮的中心点的角速度；
确定机器人的行驶速度信息包括中心点的线速度和中心点的角速度。
如图3所示，为针对叉车的运动轨迹建立的运动学模型示意图，当通过角速度传感器检测到舵轮的转角为θ时，若以支撑轮的中线点OL为原点，则该原点OL绕OG做圆周运动，已知叉车的轴距为L，则原点OL绕OG做圆周运动的旋转半径为R，可以通过以下公式(1)来确定R：
R＝L/tanθ (1)；
若根据线速度传感器确定舵轮的线速度为v，则轨迹确定模块可以根据以下公式(2)和公式(3)分别确定两个支撑轮的中心点OL的线速度v0和中心点OL的角速度w0：
v0＝v/cosθ (2)；
w0＝vL/sinθ (3)；
然后确定机器人的行驶速度信息即包括中心点的线速度v0和中心点的角速度w0。
进一步地，轨迹确定模块在得到机器人的行驶速度信息后，即可以根据该行驶速度信息确定机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息，因此轨迹确定模块进一步设置为：
根据中心点的角速度，确定机器人在未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧度；以及，基于中心点的线速度确定机器人在未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧长。
这里中心点的角速度可以表示机器人在单位时长内绕OG行驶过的弧度，中心点的线速度可以表示机器人在单位时长内行驶过的弧长，通过该弧度和弧长可以确定机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息。
当然，若舵轮的转角为0，则机器人会沿直线进行行驶，其对应的行驶轨迹即为直线。
在轨迹确定模块确定了机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息后，区域确定模块可以进一步确定上述提到的禁行区域，因此，区域确定模块进一步设置为：
基于行驶轨迹信息以及机器人的尺寸信息，确定机器人按照行驶轨迹信息行驶时经过的行驶区域的位置范围；
基于行驶区域的位置范围，在行驶区域中截取机器人的侧向区域，将该侧向区域的位置范围作为禁行区域的位置范围。
因为机器人具有一定的体积，当机器人按照行驶轨迹信息行驶时经过的行驶区域的位置范围可以如图4所示，可以看出，该行驶区域包括两个部分，一部分为机器人的前方区域，即图4中表示机器人的边长A所在的直线L的前方区域，另一部分为机器人的侧向区域，即直线L下方且机器人的边长B的左侧区域，因为在机器人的行驶过程中，该侧向区域容易进入机器人盲区，且机器人在转弯行驶时，容易碰到该区域内的障碍物，则将该侧向区域截取后，即得到如图5中阴影区域所示的禁行区域，即该侧向区域的位置范围即为禁行区域的位置范围。
当然，禁行区域的位置范围并不是一直不变的，随着行驶轨迹信息的变化，该禁行区域的位置范围也随着变化，为了能够得到准确的禁行区域，一般情况下，可以每间隔较短的时长就确定一次机器人在未来的行驶轨迹信息，从而能够随时调整该禁行区域。
值得注意的是，为了后期便于确定障碍物的位置信息与该进行区域的位置范围之间的关系，这里可以设定机器人的行驶轨迹信息为在机器人对应的车体坐标系下的行驶轨迹信息，对应的禁行区域的位置范围也是在机器人对应的车体坐标系下的行驶轨迹信息，这里提到的车体坐标系是以机器人前进的方向为X轴，以垂直于车辆前进方向的方向为Y轴，以指向天空的方向为Z轴，当机器人为叉车时，可以将如图3所示的支撑轮的中心点OL的位置作为车体坐标系中的原点。
在一种实施方式中，避障控制模块配置进一步设置为：
基于障碍物的位置信息和禁行区域的位置范围，确定障碍物是否进入禁行区域的位置范围内；
若障碍物进入禁行区域的位置范围内，控制运动装置进行停车；
若障碍物未进入禁行区域的位置范围内，基于障碍物的位置信息和机器人的行驶轨迹信息，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人之间的动态距离，并基于动态距离控制运动装置进行减速避障。
针对上述避障控制模块基于障碍物的位置信息和禁行区域的位置范围，确定障碍物是否进入禁行区域的位置范围内时，做出以下说明：
障碍物的位置信息可以通过多种方式获取，比如可以通过摄像装置获取，也可以通过激光雷达传感器获取，本申请实施例以通过激光雷达传感器检测障碍物为例进行说明，当通过激光雷达传感器检测障碍物时，本申请实施例提出的障碍物检测部件可以为激光雷达传感器，这样，避障控制模块进一步设置为：
获取激光雷达传感器检测到障碍物在激光雷达传感器对应的激光雷达坐标系下的第一位置坐标；
基于第一位置坐标，确定障碍物在机器人所处的车体坐标系下的第二位置坐标；
若检测到在车体坐标系下，第二位置坐标位于禁行区域的坐标范围内，则确定障碍物进入禁行区域的位置范围内。
激光雷达传感器能够发射激光雷达信号，在接收到该激光雷达信号的回波信号后，可以确定检测到障碍物，然后获取该障碍物在激光雷达传感器对应的激光雷达坐标系下的第一位置坐标，为了便于计算，避障控制模块将该第一位置坐标转换为机器人所处的车体坐标系下的第二位置坐标，这样就可以在该车体坐标系下，确定机器人位于的第二位置坐标和禁行区域占据的坐标范围之间的位置关系，进而确定该障碍物是否进入禁行区域的位置范围内。
这里的第二位置坐标包括X值和Y值，若该X值和Y值均位于禁行区域在车体坐标系下的坐标范围内，则说明障碍物进入该禁行区域的位置范围内，反之，则说明该障碍物未进入该禁行区域的位置范围内。
若确定障碍物进入禁行区域的位置范围内，为了保障机器人和障碍物的安全，可以控制机器人中的运动装置直接停车，即控制机器人中的运动装置的行驶速度将为0。
若避障控制模块确定障碍物未进入禁行区域的位置范围内，则能够基于障碍物的位置信息和机器人的行驶轨迹信息，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人之间的动态距离，并基于动态距离控制机器人中的运动装置进行减速避障。
避障控制模块在确定机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人之间的动态距离时，可以进一步设置为：
以机器人的当前位置为坐标原点，以机器人的行驶轨迹线方向的坐标轴为第一坐标轴，以坐标原点到第一坐标轴的垂线方向的坐标轴作为第二坐标轴，建立轨迹坐标系；
基于障碍物的位置信息，确定障碍物在轨迹坐标系中对应的目标位置坐标；
基于目标位置坐标、预设第一安全距离和预设第二安全距离，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人的动态距离，预设第一安全距离用于表示距离机器人前方的安全距离；预设第二安全距离用于表示距离机器人侧边的安全距离。
当机器人为叉车时，这里机器人的当前位置可以是如图3中叉车的支撑轮的中线点OL所在的位置，即以该OL为坐标原点，这里的轨迹坐标系可以用来确定障碍物在机器人行驶过程中与机器人的动态距离，进而根据该动态距离来进行减速避障。
这里障碍物的位置信息即可以为上述得到的障碍物在车体坐标系下的第二位置坐标，以图6为例，若障碍物在车体坐标系下的坐标为(x0,y0)，然后避障控制模块可以按照以下方式来确定障碍物在轨迹坐标系中对应的目标位置坐标：
(1)根据障碍物在车体坐标系下的位置坐标，计算该障碍物在图6所示的以OG为极点，以线段OGOL所在的射线为极坐标系下的极轴，可以按照以下公式(4)来确定障碍物在该极坐标系下的极径R0，按照以下公式(5)确定该障碍物在该极坐标系下的极角θ0：
然后根据该障碍物在极坐标系下的极坐标，即可以得到该障碍物在轨迹坐标系下的坐标(xt,yt)，其中按照以下公式(6)来确定障碍物在轨迹坐标系下的横坐标xt，按照以下公式(7)来确定障碍物在轨迹坐标系下的纵坐标yt：
xt＝R·θ0 (6)；
yt＝R-R0 (7)；
其中，障碍物A在轨迹坐标系下的位置坐标(xt,yt)与机器人的行驶轨迹之间的关系可以按照如图7所示进行表示：
其中，障碍物在机器人的行驶轨迹上的投影点为B，则xt等于BOL的弧长，yt等于AB线段的长度。
上述提到的预设第一安全距离用于表示距离机器人前方的安全距离；预设第二安全距离用于表示距离机器人侧边的安全距离。
为了便于描述，这里引入标准坐标系，该标准坐标系为直角坐标系，当机器人为叉车时，该标准坐标系可以将机器人支撑轮的中线点OL作为原点，将机器人前进的方向作为X轴的方向，将垂直于机器人前进的方向作为Y轴的方向，下面通过图8所示的障碍物与机器人在标准坐标系下的位置关系示意图以及以下过程来确定障碍物和机器人的动态距离。
避障控制模块在确定障碍物与机器人的动态距离时，可以进一步设置为：
基于目标位置坐标中的第一坐标值和预设第一安全距离，确定障碍物与机器人的第一相对距离；
基于目标位置坐标中的第二坐标值和预设第二安全距离，确定障碍物与机器人的第二相对距离；
基于第一相对距离和第二相对距离，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人的动态距离。
如图8所示，这里目标位置坐标中的第一坐标值即可以为上述提到的xt，预设第一安全距离通过dx表示，则障碍物与机器人的第一相对距离Δx可以通过以下公式(8)表示：
Δx＝xt-dx (8)；
这里目标位置坐标中的第二坐标值即可以为上述提到的yt，预设第一安全距离通过dy表示，则障碍物与机器人的第二相对距离Δy可以通过以下公式(9)表示：
Δy＝yt-dy (9)；
在得到第一相对距离和第二相对距离后，避障控制模块可以按照以下公式(10)来确定障碍物与机器人的动态距离：
其中，d表示障碍物与机器人之间的动态距离；α表示预设参数，该预设参数可以是预先多次统计得到的修正参数，通过该修正参数，使得动态距离更加准确。
下面以一种具体的实施例来说明在得到障碍物与机器人之间的动态距离后，避障控制模块如何按照该动态距离来控制机器人进行减速避障，进一步设置为：
若动态距离小于或等于第一距离阈值，控制机器人停止；
若动态距离大于第一距离阈值，小于或等于第二距离阈值，控制机器人按照第一设定加速度进行减速行驶；
在减速时，这里的第一设定加速度的方向与机器人的行驶方向相反。
若动态距离大于第二距离阈值，控制机器人按照第二设定加速度进行减速行驶，第二设定加速度的绝对值小于第二设定加速度的绝对值。
同样，在减速时，这里的第二设定加速度的方向与机器人的行驶方向相反。
比如第一距离阈值为3m，第二距离阈值为5m，则当确定障碍物与机器人的动态距离小于或等于3m时，则控制机器人中的运动装置停车，当确定该动态距离大于3m且小于或等于5m时，控制运动装置按照1m/s2的加速度进行减速，当确定该动态距离大于5m时，控制运动装置按照0.5m/s2的加速度进行减速。
综上，机器人在遇到障碍物时，可以根据与障碍物的动态距离来调整行驶速度，无需进行更改行驶轨迹，也无需在遇到障碍物的所有情况下都进行停车，该方式一方面提高了机器人行驶的灵活性，另一方面在保证机器人安全行驶的情况下，提高了机器人的运行效率。
基于同一技术构思，本申请实施例中还提供了与机器人对应的机器人行驶的控制方法，由于本申请实施例中的控制方法解决问题的原理与本申请实施例上述提供的机器人解决问题的原理，因此机器人行驶的控制方法的实施可以参见上述机器人的实施例，重复之处不再赘述。
本申请实施例所提供的控制方法的执行主体一般为具有一定计算能力的处理器，该处理器可以集成在机器人的控制装置中，也可以应用于机器人之外的控制装置中。在一些可能的实现方式中，该控制方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。
参见图9所示，为本申请实施例提供的一种机器人行驶的控制方法的流程图，包括以下具体步骤S901～S903：
S901，确定机器人在未来的行驶轨迹信息；
S902，基于行驶轨迹信息，确定在机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围；
S903，在障碍物检测部件检测到障碍物的位置信息时，基于障碍物的位置信息和禁行区域的位置范围，控制机器人的运动装置进行减速避障。
在一种可能的实施方式中，在确定机器人在未来的行驶轨迹信息时，可以包括：
(1)获取机器人的行驶速度信息；
(2)基于行驶速度信息，确定机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息。
在一种可能的实施方式中，在获取机器人的行驶速度信息时，可以包括：
(1)获取机器人的舵轮传感器采集的舵轮的线速度和转角；
(2)基于线速度和转角，确定机器人的两个支撑轮的中心点的线速度，以及基于预存的叉车轴距、转角以及线速度，确定两个支撑轮的中心点的角速度；
(3)确定机器人的行驶速度信息包括中心点的线速度和中心点的角速度。
在一种可能的实施方式中，在基于行驶速度信息，确定机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息时，包括：
(1)根据中心点的角速度，确定机器人在未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧度；以及，
(2)基于中心点的线速度确定机器人在未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧长。
在一种可能的实施方式中，在基于行驶轨迹信息，确定在机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围时，可以包括：
(1)基于行驶轨迹信息以及机器人的尺寸信息，确定机器人按照行驶轨迹信息行驶时经过的行驶区域的位置范围；
(2)基于行驶区域的位置范围，在行驶区域中截取机器人的侧向区域，将该侧向区域的位置范围作为禁行区域的位置范围。
在一种可能的实施方式中，在基于障碍物的位置信息和禁行区域的位置范围，控制机器人的运动装置进行减速避障时，可以包括：
(1)基于障碍物的位置信息和禁行区域的位置范围，确定障碍物是否进入禁行区域的位置范围内；
(2)若障碍物进入禁行区域的位置范围内，控制机器人停车；
(3)若障碍物未进入禁行区域的位置范围内，基于障碍物的位置信息和机器人的行驶轨迹信息，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人之间的动态距离，并基于动态距离控制运动装置进行减速避障。
在一种可能的实施方式中，在基于障碍物的位置信息和禁行区域的位置范围，确定障碍物是否进入禁行区域的位置范围内时，可以包括：
(1)获取激光雷达传感器检测到障碍物在激光雷达传感器对应的激光雷达坐标系下的第一位置坐标；
(2)基于第一位置坐标，确定障碍物在机器人所处的车体坐标系下的第二位置坐标；
(3)若检测到在车体坐标系下，第二位置坐标位于禁行区域的坐标范围内，则确定障碍物进入禁行区域的位置范围内。
在一种可能的实施方式中，在基于障碍物的位置信息和机器人的行驶轨迹信息，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人之间的动态距离时，可以包括：
(1)以机器人的当前位置为坐标原点，以机器人的行驶轨迹线方向的坐标轴为第一坐标轴，以坐标原点到第一坐标轴的垂线方向的坐标轴作为第二坐标轴，建立轨迹坐标系；
(2)基于障碍物的位置信息，确定障碍物在轨迹坐标系中对应的目标位置坐标；
(3)基于目标位置坐标、预设第一安全距离和预设第二安全距离，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人的动态距离，预设第一安全距离用于表示距离机器人前方的安全距离；预设第二安全距离用于表示距离机器人侧边的安全距离。
在一种可能的实施方式中，在基于目标位置坐标、预设第一安全距离和预设第二安全距离，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人的动态距离时，可以包括：
(1)基于目标位置坐标中的第一坐标值和预设第一安全距离，确定障碍物与机器人的第一相对距离；
(2)基于目标位置坐标中的第二坐标值和预设第二安全距离，确定障碍物与机器人的第二相对距离；
(3)基于第一相对距离和第二相对距离，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人的动态距离。
对应于图9中的机器人行驶的控制方法，本申请实施例还提供了一种电子设备1000，如图10所示，为本申请实施例提供的电子设备1000结构示意图，包括：
处理器1001、存储器1002、和总线1003；存储器1002用于存储执行指令，包括内存10021和外部存储器10022；这里的内存10021也称内存储器，用于暂时存放处理器1001中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器10022交换的数据，处理器1001通过内存10021与外部存储器10022进行数据交换，当电子设备1000运行时，处理器1001与存储器1002之间通过总线1003通信，使得处理器1001执行以下指令：
确定机器人在未来的行驶轨迹信息；
基于行驶轨迹信息，确定在机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围；
在障碍物检测部件检测到障碍物的位置信息时，基于障碍物的位置信息和禁行区域的位置范围，控制机器人的运动装置进行减速避障。
在一种可能的实施方式，处理器1001执行的指令中，包括：
获取机器人的行驶速度信息；
基于行驶速度信息，确定机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息。
在一种可能的实施方式，处理器1001执行的指令中，包括：
获取机器人的舵轮传感器采集的舵轮的线速度和转角；
基于线速度和转角，确定机器人的两个支撑轮的中心点的线速度，以及基于预存的叉车轴距、转角以及线速度，确定两个支撑轮的中心点的角速度；
确定机器人的行驶速度信息包括中心点的线速度和中心点的角速度。
在一种可能的实施方式，处理器1001执行的指令中，包括：
根据中心点的角速度，确定机器人在未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧度；以及，
基于中心点的线速度确定机器人在未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧长。
在一种可能的实施方式，处理器1001执行的指令中，包括：
基于行驶轨迹信息以及机器人的尺寸信息，确定机器人按照行驶轨迹信息行驶时经过的行驶区域的位置范围；
基于行驶区域的位置范围，在行驶区域中截取机器人的侧向区域，将该侧向区域的位置范围作为禁行区域的位置范围。
在一种可能的实施方式，处理器1001执行的指令中，包括：
基于障碍物的位置信息和禁行区域的位置范围，确定障碍物是否进入禁行区域的位置范围内；
若障碍物进入禁行区域的位置范围内，控制机器人停车；
若障碍物未进入禁行区域的位置范围内，基于障碍物的位置信息和机器人的行驶轨迹信息，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人之间的动态距离，并基于动态距离控制运动装置进行减速避障。
在一种可能的实施方式，处理器1001执行的指令中，包括：
获取激光雷达传感器检测到障碍物在激光雷达传感器对应的激光雷达坐标系下的第一位置坐标；
基于第一位置坐标，确定障碍物在机器人所处的车体坐标系下的第二位置坐标；
若检测到在车体坐标系下，第二位置坐标位于禁行区域的坐标范围内，则确定障碍物进入禁行区域的位置范围内。
在一种可能的实施方式，处理器1001执行的指令中，包括：
以机器人的当前位置为坐标原点，以机器人的行驶轨迹线方向的坐标轴为第一坐标轴，以坐标原点到第一坐标轴的垂线方向的坐标轴作为第二坐标轴，建立轨迹坐标系；
基于障碍物的位置信息，确定障碍物在轨迹坐标系中对应的目标位置坐标；
基于目标位置坐标、预设第一安全距离和预设第二安全距离，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人的动态距离，预设第一安全距离用于表示距离机器人前方的安全距离；预设第二安全距离用于表示距离机器人侧边的安全距离。
在一种可能的实施方式，处理器1001执行的指令中，包括：
基于目标位置坐标中的第一坐标值和预设第一安全距离，确定障碍物与机器人的第一相对距离；
基于目标位置坐标中的第二坐标值和预设第二安全距离，确定障碍物与机器人的第二相对距离；
基于第一相对距离和第二相对距离，确定在机器人按照行驶轨迹信息行驶的过程中，障碍物与机器人的动态距离。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述控制方法实施例中的控制方法的步骤。其中，该存储介质可以是易失性或非易失的计算机可读取存储介质。
本申请实施例所提供的机器人行驶的控制方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行上述控制方法实施例中的机器人行驶的控制方法的步骤，具体可参见上述控制方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前述实施例的任意一种方法。该计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software DevelopmentKit，SDK)等等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，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信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，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，在本申请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。
所述功能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，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括障碍物检测装置、控制装置和运动装置，所述控制装置包括轨迹确定模块、区域确定模块和避障控制模块；
所述轨迹确定模块设置为确定机器人在未来的行驶轨迹信息；
所述区域确定模块设置为基于所述行驶轨迹信息，确定在所述机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围；
所述避障控制模块设置为在所述障碍物检测部件检测到障碍物的位置信息时，基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，控制所述运动装置进行减速避障。
2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述轨迹确定模块进一步设置为：
获取所述机器人的行驶速度信息；
基于所述行驶速度信息，确定所述机器人在未来设定时长内的行驶轨迹信息。
3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述运动装置包括位于所述机器人底部前端的一个舵轮和位于所述机器人底部后端的两个支撑轮，所述机器人还包括舵轮传感器；所述轨迹确定模块进一步设置为：
获取所述舵轮传感器采集的所述舵轮的线速度和转角；
基于所述线速度和所述转角，确定两个所述支撑轮的中心点的线速度，以及基于预存的叉车轴距、所述转角以及所述线速度，确定两个所述支撑轮的中心点的角速度；
确定所述机器人的行驶速度信息包括所述中心点的线速度和所述中心点的角速度。
4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述轨迹确定模块进一步设置为：
根据所述中心点的角速度，确定所述机器人在所述未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧度；以及，
基于所述中心点的线速度确定所述机器人在所述未来预设时长内的行驶轨迹对应的弧长。
5.根据权利要求1至4任一所述的机器人，其特征在于，所述区域确定模块进一步设置为：
基于所述行驶轨迹信息以及所述机器人的尺寸信息，确定所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶时经过的行驶区域的位置范围；
基于所述行驶区域的位置范围，在所述行驶区域中截取所述机器人的侧向区域，将该侧向区域的位置范围作为所述禁行区域的位置范围。
6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述避障控制模块配置进一步设置为：
基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，确定所述障碍物是否进入所述禁行区域的位置范围内；
若所述障碍物进入所述禁行区域的位置范围内，控制所述运动装置进行停车；
若所述障碍物未进入所述禁行区域的位置范围内，基于所述障碍物的位置信息和所述机器人的行驶轨迹信息，确定在所述机器人按照所述行驶轨迹信息行驶的过程中，所述障碍物与所述机器人之间的动态距离，并基于所述动态距离控制所述运动装置进行减速避障。
7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述障碍物检测部件包括激光雷达传感器；所述避障控制模块进一步设置为：
获取所述激光雷达传感器检测到所述障碍物在所述激光雷达传感器对应的激光雷达坐标系下的第一位置坐标；
基于所述第一位置坐标，确定所述障碍物在所述机器人所处的车体坐标系下的第二位置坐标；
若检测到在所述车体坐标系下，所述第二位置坐标位于所述禁行区域的坐标范围内，则确定所述障碍物进入所述禁行区域的位置范围内。
8.一种机器人行驶的控制方法，其特征在于，包括：
确定机器人在未来的行驶轨迹信息；
基于所述行驶轨迹信息，确定在所述机器人的行驶过程中，禁止障碍物进入的禁行区域的位置范围；
在所述障碍物检测部件检测到障碍物的位置信息时，基于所述障碍物的位置信息和所述禁行区域的位置范围，控制所述机器人的运动装置进行减速避障。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求8所述的控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求8所述的控制方法的步骤。
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