本發明涉及人工智能技術領域，尤其涉及一種機器人手臂避障方法和系統。

背景技術：

近年來，隨著機器人技術的發展和人工智能研究不斷深入，仿生智能移動機器人在人類生活中扮演越來越重要的角色，在諸多領域得到廣泛應用。

仿生智能移動機器人是一類能夠通過傳感器感知環境和自身狀態，實現在有障礙物的環境中面向目標的自主導航運動，從而完成預定任務的機器人系統。因此，避障系統是仿生智能移動機器人必備的要素。一般地，避障是基于仿生智能移動機器人上配置的多個避障用的檢測器來檢測障礙物而實現的。

目前，一般是在仿生智能移動機器人的行走底盤處或者靠近頭部的位置安裝避障檢測器，而仿生智能移動機器人在實際應用中，除了可以正常行走之外，為提高智能化程度，可能還被配置有其他的運動功能，此時，僅靠安裝于行走底盤或頭部的避障檢測器可能無法滿足可靠的避障效果。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明實施例提供一種機器人手臂避障方法和系統，當機器人具有可擺動的手臂時，結合機器人手臂上設置的與各擺動自由度方向對應的避障檢測器實現機器人手臂的避障。

第一方面，本發明實施例提供一種機器人手臂避障方法，包括：

根據對機器人手臂的當前擺動方向的控制，獲取所述機器人手臂上與所述當前擺動方向對應的避障檢測器的實測距離值，所述實測距離值表示的是所述機器人手臂與所述擺動方向上的障礙物之間的距離；

若所述實測距離值小于或等于預設避障距離閾值，則控制所述機器人手臂停止向所述當前擺動方向擺動。

可選地，所述方法還包括：

若接收到所述機器人手臂上與所述當前擺動方向對應的防撞結構觸發的碰撞指示信號，則控制所述機器人手臂停止向所述當前擺動方向擺動。

第二方面，本發明實施例提供一種機器人手臂避障系統，包括：

可擺動的機器人手臂，設置在所述機器人手臂上與所述機器人手臂的各擺動方向分別對應的避障檢測器，驅動所述機器人手臂擺動的驅動電機，以及控制器；

所述避障檢測器，用于檢測在對應擺動方向上所述機器人手臂與障礙物之間的實測距離值；

所述控制器，用于根據對所述機器人手臂的當前擺動方向的控制，獲取與所述當前擺動方向對應的避障檢測器的實測距離值；若所述實測距離值小于或等于預設避障距離閾值，則通過控制所述驅動電機以控制所述機器人手臂停止向所述當前擺動方向擺動。

可選地，該系統還包括：

設置在所述機器人手臂上與所述機器人手臂的各擺動方向分別對應的防撞結構，所述防撞結構具有對應的開關，所述開關的一端與所述驅動電機連接；

所述驅動電機，用于若接收到與所述當前擺動方向對應的防撞結構的開關閉合而觸發的碰撞指示信號，則控制所述機器人手臂停止向所述當前擺動方向擺動。

本發明實施例提供的機器人手臂避障方法和系統，機器人具有可擺動的手臂，在機器人手臂上設置與機器人手臂的各擺動方向分別對應的避障檢測器。當基于實際需求控制機器人手臂當前向某個擺動方向擺動時，可以以一定時間間隔不斷獲取機器人手臂上與該當前擺動方向對應的避障檢測器測得的機器人手臂與當前擺動方向上的障礙物之間的實測距離值。當發現該實測距離值小于或等于預設避障距離閾值時，控制機器人手臂停止向當前擺動方向擺動，以實現機器人手臂在當前擺動方向上的避障。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的機器人手臂避障方法實施例一的流程圖；

圖2為本發明實施例提供的一種機器人手臂的結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的機器人手臂避障方法實施例二的流程圖；

圖4為本發明實施例提供的機器人手臂避障系統實施例一的結構示意圖；

圖5為本發明實施例提供的機器人手臂避障系統實施例二的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明實施例中使用的術語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非旨在限制本發明。在本發明實施例和所附權利要求書中所使用的單數形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數形式，除非上下文清楚地表示其他含義，“多種”一般包含至少兩種，但是不排除包含至少一種的情況。

應當理解，本文中使用的術語“和/或”僅僅是一種描述關聯對象的關聯關系，表示可以存在三種關系，例如，a和/或b，可以表示：單獨存在a，同時存在a和b，單獨存在b這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表示前后關聯對象是一種“或”的關系。

應當理解，盡管在本發明實施例中可能采用術語第一、第二、第三等來描述xxx，但這些xxx不應限于這些術語。這些術語僅用來將xxx區分開。例如，在不脫離本發明實施例范圍的情況下，第一xxx也可以被稱為第二xxx，類似地，第二xxx也可以被稱為第一xxx。

取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”、“若”可以被解釋成為“在……時”或“當……時”或“響應于確定”或“響應于檢測”。類似地，取決于語境，短語“如果確定”或“如果檢測(陳述的條件或事件)”可以被解釋成為“當確定時”或“響應于確定”或“當檢測(陳述的條件或事件)時”或“響應于檢測(陳述的條件或事件)”。

還需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的商品或者系統不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種商品或者系統所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系統中還存在另外的相同要素。

進一步值得說明的是，本發明各實施例中各步驟之間的順序是可以調整的，不是必須按照以下舉例的順序執行。

圖1為本發明實施例提供的機器人手臂避障方法實施例一的流程圖，本實施例提供的該機器人手臂避障方法可以實現為軟件，或者實現為軟件和硬件的組合，比如該機器人手臂避障方法可以由通過軟件和硬件組合而成的控制器或者由fpga芯片構成的硬件的控制器來執行，該控制器可以設置在機器人機身內部。如圖1所示，該方法包括如下步驟：：

步驟101、根據對機器人手臂的當前擺動方向的控制，獲取機器人手臂上與當前擺動方向對應的避障檢測器的實測距離值。

其中，該實測距離值表示的是機器人手臂與當前擺動方向上的障礙物之間的距離。

步驟102、若實測距離值小于或等于預設避障距離閾值，則控制機器人手臂停止向當前擺動方向擺動。

本發明實施例中的機器人為具有可擺動的手臂的機器人，機器人手臂的擺動方向可以包括向上、向下、向左、向右四個自由度。在機器人手臂上可以設置與每個擺動方向對應的避障檢測器，該避障檢測器可以是激光傳感器。

在實際應用中，當基于某需求需要讓機器人手臂向某個方向擺動時，可以驅動機器人手臂向該方向擺動。在機器人手臂向該方向擺動的過程中，機器人可能原地不動也可能同時向該方向行走。假設在機器人向某方向行走的過程中，控制機器人手臂也向該方向擺動，而機器人手臂在擺動的過程中，可能因為在該擺動方向的前方某處存在障礙物，使得機器人手臂在向該擺動方向擺動的過程中可能會與該障礙物碰撞。

為避免機器人手臂在當前的擺動方向上與前方的障礙物發生碰撞，當控制機器人手臂在向該擺動方向擺動的過程中，可以以一定時間間隔比如100毫秒來從與該擺動方向對應的避障檢測器處獲取其檢測到的機器人手臂與前方障礙物之間的實測距離值，當發現該實測距離值小于或等于預設的避障距離閾值時，說明機器人手臂即將與該擺動方向前方的障礙物發生碰撞，控制機器人手臂停止向該擺動方向擺動。

可以理解的是，針對任意擺動方向對應的避障傳感器來說，其可以被預先設置有最大的探測距離，當機器人手臂與該任意擺動方向前方的障礙物之間的距離大于該最大探測距離時，該避障傳感器測得的實測距離值可以設置為無限大。

另外，值得說明的是，假設當前機器人手臂是向左擺動的，此時，可以僅控制與向左的擺動方向對應的避障檢測器工作，當然也可以控制其他擺動方向對應的避障檢測器也同時工作。而且，控制器中預先存儲有各避障檢測器的標識與擺動方向的對應關系，以便根據當前對機器人手臂的擺動方向的控制，結合該對應關系確定當前應該獲取哪個避障檢測器測得的實測距離值。

在實際應用中，為提高機器人手臂的擬人化效果，可以設置包含前臂和后臂的機器人手臂，如圖2所示，該機器人手臂包括前臂和后臂，從而，前臂和后臂分別可以具有上、下、左、右四個擺動方向的擺動自由度。可選地，對于任意擺動方向來說，與該擺動方向對應的避障檢測器可以包括設置在前臂上的第一避障檢測器和設置在后臂上的第二避障檢測器。另外，由于在機器人手臂的擺動過程中，前臂和后臂的末端的轉動路徑是最長的，從而，針對任意擺動方向來說，可以將與該擺動方向對應的第一避障檢測器和第二避障檢測器分別設置在前臂和后臂的末端側，以最有效地防止機器人手臂在該擺動方向的擺動過程中碰到障礙物。

當機器人手臂包括前臂和后臂時，若當前擺動方向上的第一避障檢測器對應的第一實測距離值或者當前擺動方向上的第二避障檢測器對應的第二實測距離值小于或等于預設避障距離閾值，則控制機器人手臂停止向當前擺動方向擺動。

本實施例中，機器人具有可擺動的手臂，在機器人手臂上設置與機器人手臂的各擺動方向分別對應的避障檢測器。當基于實際需求控制機器人手臂當前向某個擺動方向擺動時，可以以一定時間間隔不斷獲取機器人手臂上與該當前擺動方向對應的避障檢測器測得的機器人手臂與當前擺動方向上的障礙物之間的實測距離值。當發現該實測距離值小于或等于預設避障距離閾值時，控制機器人手臂停止向當前擺動方向擺動，以實現機器人手臂在當前擺動方向上的避障。

圖3為本發明實施例提供的機器人手臂避障方法實施例二的流程圖，如圖3所示，在圖1所示實施例基礎上，還可以包括如下步驟：

步驟201、若接收到機器人手臂上與當前擺動方向對應的防撞結構觸發的碰撞指示信號，則控制機器人手臂停止向當前擺動方向擺動。

本實施例還提供了一種針對當避障檢測器工作異常導致沒有預先防止機器人手臂與當前擺動方向前方的障礙物發生碰撞時的補救手段。

具體來說，可以在機器人手臂上設置與各擺動方向對應的防撞結構，該防撞結構用于提供一種物理的或者說是硬件的防撞保護措施。該防撞結構可以采用常用的防撞材料制成，并且每個防撞結構具有與之對應的開關，開關的一側與控制器連接，從而，當防撞結構由于與障礙物碰撞而觸發開關閉合時，向控制器觸發碰撞指示信號，以告知控制器機器人手臂在哪個擺動方向上與障礙物發生了碰撞。從而，若控制器接收到了機器人手臂上與當前擺動方向對應的防撞結構觸發的碰撞指示信號時，控制機器人手臂停止向當前擺動方向擺動。

可以理解的是，控制器中預先存儲有防撞結構或開關的標識與擺動方向的對應關系，碰撞指示信號中可以攜帶對應的防撞結構或開關的標識，以便控制器確定是哪個擺動方向的防撞結構被觸發。

結合本實施例，可以在機器人手臂上設置與各擺動方向對應的避障檢測器和防撞結構，以通過避障檢測器和防撞結構聯合實現對機器人手臂的可靠地避障控制。

圖4為本發明實施例提供的機器人手臂避障系統實施例一的結構示意圖，如圖4所示，該系統包括：

可擺動的機器人手臂1，設置在所述機器人手臂1上與所述機器人手臂1的各擺動方向分別對應的避障檢測器11，驅動所述機器人手臂1擺動的驅動電機12，以及控制器13。

所述避障檢測器11，用于檢測在對應擺動方向上所述機器人手臂1與障礙物之間的實測距離值。

所述控制器13，用于根據對所述機器人手臂1的當前擺動方向的控制，獲取與所述當前擺動方向對應的避障檢測器11的實測距離值；若所述實測距離值小于或等于預設避障距離閾值，則通過控制所述驅動電機12以控制所述機器人手臂1停止向所述當前擺動方向擺動。

可選地，所述機器人手臂1包括可擺動的前臂和后臂，對應于同一擺動方向上的避障檢測器11包括設置在所述前臂上的第一避障檢測器和設置在所述后臂上的第二避障檢測器。

可選地，所述第一避障檢測器和所述第二避障檢測器分別設置在所述前臂和所述后臂的末端側，所述末端側為對應于轉動路徑最大的一側。

從而，所述控制器13具體用于：獲取與所述當前擺動方向對應的第一避障檢測器的第一實測距離值和第二避障檢測器的第二實測距離值，若所述第一實測距離值或者所述第二實測距離值小于或等于預設避障距離閾值，則通過控制所述驅動電機12以控制所述機器人手臂1停止向所述當前擺動方向擺動。

圖4所示系統可以執行圖1所示實施例的方法，本實施例未詳細描述的部分，可參考對圖1所示實施例的相關說明。該技術方案的執行過程和技術效果參見圖1所示實施例中的描述，在此不再贅述。

圖5為本發明實施例提供的機器人手臂避障系統實施例二的結構示意圖，如圖5所示，在圖4所示實施例基礎上，該系統還包括：

設置在所述機器人手臂1上與所述機器人手臂1的各擺動方向分別對應的防撞結構14，所述防撞結構14具有對應的開關15，所述開關15的一端與所述驅動電機12連接。

所述驅動電機12，用于若接收到與所述當前擺動方向對應的防撞結構14的開關閉合而觸發的碰撞指示信號，則控制所述機器人手臂1停止向所述當前擺動方向擺動。

上述開關15的一端可以直接與驅動電機12連接，以使得驅動電機可以直接控制機器人手臂1在當前擺動方向的擺動。當然，該開關15的一端也可以與控制器13連接，由控制器13控制驅動電機12來實現對機器人手臂1在當前擺動方向的擺動。

圖5所示系統可以執行圖3所示實施例的方法，本實施例未詳細描述的部分，可參考對圖3所示實施例的相關說明。該技術方案的執行過程和技術效果參見圖3所示實施例中的描述，在此不再贅述。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到各實施方式可借助加必需的通用硬件平臺的方式來實現，當然也可以通過硬件和軟件結合的方式來實現。基于這樣的理解，上述技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以計算機產品的形式體現出來，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

在一個典型的配置中，計算設備包括一個或多個處理器(cpu)、輸入/輸出接口、網絡接口和內存。

內存可能包括計算機可讀介質中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(ram)和/或非易失性內存等形式，如只讀存儲器(rom)或閃存(flashram)。內存是計算機可讀介質的示例。

計算機可讀介質包括永久性和非永久性、可移動和非可移動媒體可以由任何方法或技術來實現信息存儲。信息可以是計算機可讀指令、數據結構、程序的模塊或其他數據。計算機的存儲介質的例子包括，但不限于相變內存(pram)、靜態隨機存取存儲器(sram)、動態隨機存取存儲器(dram)、其他類型的隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)、快閃記憶體或其他內存技術、只讀光盤只讀存儲器(cd-rom)、數字多功能光盤(dvd)或其他光學存儲、磁盒式磁帶，磁帶磁磁盤存儲或其他磁性存儲設備或任何其他非傳輸介質，可用于存儲可以被計算設備訪問的信息。按照本文中的界定，計算機可讀介質不包括暫存電腦可讀媒體(transitorymedia)，如調制的數據信號和載波。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。