CN115070758A - 机器人控制方法、机器人控制装置、机器人及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种机器人控制方法、机器人控制装置、机器人及计算机可读存储介质。其中，该方法包括：在机器人存在进入目标空间的需求时，确定机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿和目标点，其中，目标空间中存在预设的视觉标识；根据初始视觉位姿，控制机器人移动至直线行驶路段，其中，直线行驶路段距离目标空间的出入口更近的端点为目标点，直线行驶路段的长度为预设长度；在机器人移动至直线行驶路段后，控制机器人朝向视觉标识直线移动进目标空间。通过本申请方案，可使得机器人能够无阻碍且高效的进入电梯等空间。
Description
技术领域
本申请属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人控制方法、机器人控制装置、机器人及计算机可读存储介质。
背景技术
随着机器人的广泛应用，机器人的活动场景已不仅局限于单一楼层。例如，配送机器人可以在接收到外卖或快递包裹后，自主搭乘电梯移动至用户所处的楼层，以节约用户取外卖或快递包裹的时间。又例如，在医院或养老院等场所，电梯乘客可能因身体因素而需要借助载人机器人进行移动，则载人机器人也需要自主进出电梯以完成电梯乘客的电梯搭乘需求。
目前，机器人通常采用激光雷达与里程计相结合的方式进入电梯。但是，当机器人体积比较大时，由于电梯内的人和物体干扰，以及激光雷达所射出的激光打在电梯间的不锈钢镜面所引起的镜面反射，使得机器人的定位精度有所下降，这给机器人的运动带来很大的干扰，最终导致：要么机器人进电梯时磨磨蹭蹭，效率较低；要么机器人在进入电梯时出现碰撞剐蹭；要么机器人直接无法进入电梯。
发明内容
本申请提供了一种机器人控制方法、机器人控制装置、机器人及计算机可读存储介质，可使得机器人能够无阻碍且高效的进入电梯等空间。
第一方面，本申请提供了一种机器人控制方法，包括：
在机器人存在进入目标空间的需求时，确定机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿和目标点，其中，目标空间中存在预设的视觉标识，视觉标识与目标空间的出入口相对，视觉标识坐标系为以视觉标识投影至水平面的点为原点所构建的二维坐标系，目标点在目标空间之外，目标点到出入口的距离为预设距离，且目标点在视觉标识坐标系的x轴上，x轴垂直于视觉标识所在的竖直平面；
根据初始视觉位姿，控制机器人移动至直线行驶路段，其中，直线行驶路段距离出入口更近的端点为目标点，直线行驶路段的长度为预设长度，且直线行驶路段与x轴重合；
在机器人移动至直线行驶路段后，控制机器人朝向视觉标识直线移动进目标空间。
第二方面，本申请提供了一种机器人控制装置，包括：
确定模块，用于在机器人存在进入目标空间的需求时，确定机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿和目标点，其中，目标空间中存在预设的视觉标识，视觉标识与目标空间的出入口相对，视觉标识坐标系为以视觉标识投影至水平面的点为原点所构建的二维坐标系，目标点在目标空间之外，目标点到出入口的距离为预设距离，且目标点在视觉标识坐标系的x轴上，x轴垂直于视觉标识所在的竖直平面；
第一控制模块，用于根据初始视觉位姿，控制机器人移动至直线行驶路段，其中，直线行驶路段距离出入口更近的端点为目标点，直线行驶路段的长度为预设长度，且直线行驶路段与x轴重合；
第二控制模块，用于在机器人移动至直线行驶路段后，控制机器人朝向视觉标识直线移动进目标空间。
第三方面，本申请提供了一种机器人，上述机器人包括存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行上述计算机程序时实现如上述第一方面的方法的步骤。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的方法的步骤。
第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括计算机程序，上述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如上述第一方面的方法的步骤。
本申请与现有技术相比存在的有益效果是：本申请基于视觉定位实现对机器人的移动控制，将机器人进入目标空间的移动过程划分为两个移动阶段：第一个移动阶段为机器人从其初始位置移动至预设的直线行驶路段的阶段，第二个移动阶段为机器人沿着直线行驶路段朝向视觉标识直线移动进入目标空间的阶段。上述两个阶段通过直线行驶路段保障了机器人进入目标空间(例如电梯)时，不受到目标空间出入口附近障碍物的剐蹭；并且，控制过程简单，提升了机器人进入目标空间的效率。
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
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是本申请实施例提供的机器人控制方法的应用场景示例图；
图2是本申请实施例提供的机器人控制方法的实现流程示意图；
图3是本申请实施例提供的目标点和直线行驶路段的示例图；
图4是本申请实施例提供的角度范围的示例图；
图5是本申请实施例提供的圆弧路径的示例图；
图6是本申请实施例提供的机器人控制装置的结构框图；
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。
为了说明本申请所提出的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本申请实施例提出了一种机器人控制方法，可使得机器人能够无阻碍且高效的进入指定的目标空间。仅作为示例，该目标空间可以是电梯或房间等，此处不对该目标空间的具体类型作出示例。该机器人控制方法可应用于机器人，或与机器人建立通讯连接的控制设备(例如机器人远程控制服务器)等，此处不对该机器人控制方法的执行主体作出限定。
下面以机器人控制方法的执行主体是机器人，目标空间是电梯为例，对该机器人控制方法作出详细说明。
本申请实施例所提出的机器人控制方法主要基于视觉定位而实现。机器人上安装有一用于视觉定位的摄像头，且该摄像头朝向机器人的正前方。除此之外，机器人所可能进入的电梯轿厢内的电梯壁上可事先张贴预设的已标定好的视觉标识，该视觉标识的张贴高度与机器人的摄像头的安装高度相同；并且，为了方便机器人在电梯外也能够及时看到该视觉标识，从俯视角度看，该视觉标识与其所在电梯的出入口(也即电梯门)相对，例如，可以是该视觉标识的张贴位置正对其所在电梯的出入口的中心。
仅作为示例，该视觉标识可以是二维码或其它预设的图案，此处不作限定。
请参阅图1，图1从俯视角度给出了机器人进入电梯时的应用场景示例。由于机器人仅在二维运动，且视觉标识和机器人的摄像头都是竖直安装，且视觉标识和机器人的摄像头的高度相同，因而本申请实施例可将三维定位简化为二维定位。也即，本申请实施例中，可不考虑z轴方向，仅考虑x轴及y轴方向，构建视觉标识坐标系，具体为：以视觉标识的中心点投影至水平面(等价于地面)的点为原点，以该原点垂直于视觉标识所在的竖直平面向出入口的方向为x轴正方向，构建一二维的右手坐标系，该右手坐标系即为视觉标识坐标系。可以理解，x轴及y轴所在的平面与水平面(等价于地面)平行。图1中，对该视觉标识坐标系也进行了示例，此处不再赘述。可以理解，后文的位姿、位置、角度、距离及长度等各种参数，在未特殊说明的情况下，均是以该视觉标识坐标系为基础进行的描述。
基于以上描述，下面对本申请实施例所提出的机器人控制方法作出说明。
请参阅图2，该机器人控制方法的实现流程详述如下：
步骤201，在机器人存在进入目标空间的需求时，确定机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿和目标点。
机器人在接收到电梯进入指令后，即可触发其所搭载的摄像头进入工作状态。在摄像头的工作状态下，摄像头可根据预设的采集频率采集获得视觉图像，并将所采集到的每帧视觉图像传输给机器人的处理器进行处理。可以理解，针对每帧视觉图像，机器人都可通过视觉定位算法获得该视觉图像所指示的机器人在视觉标识坐标系下的视觉位姿，其过程如下：
机器人可检测视觉图像中是否存在视觉标识的信息；也即，检测该视觉图像中是否拍摄到了视觉标识。在该视觉图像中存在视觉标识的信息的情况下，机器人可通过视觉定位算法对该视觉标识的信息进行分析处理，实现该机器人对该视觉标识的定位，获得该视觉标识在摄像头的相机坐标系下的视觉位姿，记作坐标Tcm。而摄像头是固定安装在机器人身上的，也即，摄像头在机器人坐标系下的位姿可以事先标定得到，记作坐标Trc。基于此，可得到视觉标识在机器人坐标系下的视觉位姿为Trc*Tcm。又因为视觉标识在机器人坐标系下的视觉位姿与机器人在视觉标识坐标系下的视觉位姿实际是互逆的，因而可再根据机器人坐标系与视觉标识坐标系之间的坐标变换关系，对该视觉标识在机器人坐标系下的视觉位姿进行变换，即可得到机器人在视觉标识坐标系下的视觉位姿。将机器人在视觉标识坐标系下的视觉位姿记作坐标Tmr，则上述转换过程可表示为：Tmr＝(Trc*Tcm)-1。由于相机坐标系与机器人坐标系是固定的变换关系，因而为方便描述，本申请实施例主要围绕机器人坐标系和视觉标识坐标系进行说明。
具体地，机器人在视觉标识坐标系下的视觉位姿包括：位置及偏转角度。仅作为示例，Tmr的数据格式可以为：(x,y,θ)，其中，x为机器人在视觉标识坐标系下的横坐标，y为机器人在视觉标识坐标系下的纵坐标，二者共同表达了机器人的位置；θ为机器人的朝向相对视觉标识坐标系的x轴负方向的偏转角度，单位为弧度，符号为“+”时代表逆时针方向，符号为“-”时代表顺时针方向；通常而言，θ的取值范围为
为便于机器人进行定位，本申请实施例中，机器人在接收到电梯进入指令后，会先将自身控制在非移动状态。也即，机器人会在非移动状态下确定其在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿。需要注意的是，非移动状态与非运动状态存在区别，非移动状态指的是：机器人未位移，非运动状态指的是：机器人完全静止，也即机器人未位移且未旋转。
在一种应用场景下，机器人可在接收到电梯进入指令，且自身处于非位移状态下，通过任一帧视觉图像进行视觉定位。若该通过该帧视觉图像解算出了相应的视觉位姿，则可将该视觉位姿确定为初始视觉位姿；
在另一种应用场景下，机器人可在接收到电梯进入指令，且自身处于非位移状态下的预设时长(例如10秒)内，持续通过接收到的最新的视觉图像进行视觉定位，并统计所解算出的视觉位姿的帧数。可以理解，若某些视觉图像不存在视觉标识的信息，则可知通过这些视觉图像所解算出的视觉位姿为空，其不会被纳入视觉位姿的帧数的统计范围。机器人可对该预设时长内统计所得的视觉位姿的帧数进行检测，检测结果存在如下几种可能：
如果统计所得的视觉位姿的帧数达到N，也即机器人在该预设时长内已得到了至少N帧视觉位姿，则认为当前已有足够的有效的视觉位姿，机器人可对该至少N帧视觉位姿进行滤波处理，所得滤波处理的结果即为初始视觉位姿。仅作为示例，该滤波处理可以采用加权平均处理方法或主成分分析方法等，此处不作限定。
如果在预设时长过后，机器人仍未能获得至少N帧视觉位姿，则认为机器人的初始化失败，未能确定出机器人的初始视觉位姿。这种情况下，可控制机器人输出初始化失败提醒消息，并直接结束本次控制；或者，可控制机器人在附近范围适当移动和/或控制机器人调整其朝向，并重新尝试确定机器人的初始视觉位姿。
本申请实施例为了让机器人能够无阻碍的进出电梯，在电梯之外设计了一目标点，并根据该目标点设计了一条直线行驶路段。该目标点及该直线行驶路段有如下特征：
对于目标点来说，该目标点在电梯(也即目标空间)之外。从俯视角度看：目标点到电梯(也即目标空间)的出入口的距离为预设距离a，且该目标点在视觉标识坐标系的x轴上。在该视觉标识的张贴位置正对该出入口的中心的情况下，可认为该目标点为出入口的中垂线上的一点。设计该目标点的原因为：为机器人预留足够的进入电梯的空间。
对于直线行驶路段来说，该直线行驶路段中的两个端点均在电梯(也即目标空间)之外，其中，距离出入口更近的端点即为目标点，且该直线行驶路段的长度为预设长度h。从俯视角度看：该直线行驶路段与视觉标识坐标系的x轴重合。设计该直线行驶路段的原因为：在机器人到达直线行驶路段后，方便机器人沿着该直线行驶路段进入电梯。
目标点相对于视觉标识来说，是固定的点。基于此，机器人可在确定了其初始视觉位姿之后，根据上文所描述的目标点的特征确定出目标点在视觉标识坐标系中的坐标。至此，机器人已知目标点在视觉标识坐标系中的坐标，且已知其自身在视觉标识坐标系中的初始视觉位姿。
请参阅图3，图3给出了俯视角度下，目标点及直线行驶路段的示例。图3中，P1为目标点，P1P2为直线行驶路段。其中，P1P2与视觉标识坐标系的x轴重合，且P1P2的长度为h，P1与出入口的距离为a。
步骤202，根据初始视觉位姿，控制机器人移动至直线行驶路段。
在确定出目标点后，直线行驶路段也可随即而确定。本阶段作为机器人的第一个移动极端，机器人的目标是：移动至该直线行驶路段上。也即，机器人以其初始视觉位姿所指示的位置为起始位置，以直线行驶路段上的任一点为目标位置，对其自身进行移动控制。
在一种应用场景下，机器人可根据其初始视觉位姿，控制自身直线移动至直线行驶路段。仅作为示例，机器人可对其初始视觉位姿所指示的偏转角度(也即朝向)进行调整，使得调整后的机器人朝向直线行驶路段上的任一点，并向该点直线移动，直至到达该点。
在另一种应用场景下，为了保障移动过程中视觉标识保持在机器人的摄像头的视野内，以及保障机器人的平滑移动，机器人可根据其初始视觉位姿，控制自身弧线移动至该直线行驶路段。可以理解，弧线移动指的是：机器人规划出圆弧路径，并按照该圆弧路径进行移动。为尽可能减少对机器人朝向的频繁调整，本申请实施例期望机器人按照圆弧路径移动至该直线行驶路段时，可正好朝向该视觉标识。基于此，机器人所规划的圆弧路径应满足以下要求：该圆弧路径与该直线行驶路段相切。下面对初始的圆弧路径的规划过程进行说明：
A1、根据初始视觉位姿所指示的位置及直线行驶路段的两个端点，计算机器人的角度范围。
机器人的角度范围指的是：机器人为实现弧线移动所可能的偏转角度的取值范围。可以理解，直线行驶路段上的每个点均可与机器人的初始位置形成一条圆弧路径。而为了控制机器人沿着圆弧路径移动，机器人移动开始时，其在初始位置的朝向(等价于机器人的线速度的方向)也应调整至与该圆弧路径相切。通过数学知识可知，在基于机器人的初始位置与P2点规划圆弧路径时，机器人的偏转角度应调整为对应的第一角度，该第一角度以
表示；在基于机器人的初始位置与P1点规划圆弧路径时，机器人的偏转角度应调整为对应的第二角度，以β表示，则：
应为机器人弧线移动至直线行驶路段时所可能的偏转角度的最大值，β应为机器人弧线移动至直线行驶路段时所可能的偏转角度的最小值。请参阅图4，图4给出了机器人处于视觉标识坐标系的x轴上方的一侧(也即纵坐标为正值)时，该角度范围的示例，详述如下：
以P1点为原点构建新的二维坐标系，该二维坐标系的x轴与视觉标识坐标系的x轴重合，该二维坐标系的y轴与视觉标识坐标系的y轴平行。记机器人待求解的角度范围为[θmin,θmax]，则：
其中，x为机器人的初始位置(也即机器人的初始视觉位姿所指示的位置)在新的二维坐标系下的横坐标，y为该初始位置在新的二维坐标系下的纵坐标，h为直线行驶路段的预设长度。
可以理解，此处只是为了便于描述角度范围的计算过程，才引出该新的二维坐标系，可将该新的二维坐标系理解为：将视觉标识坐标系的原点平移至了P1点；也即，在计算思路上，该新的二维坐标系与视觉标识坐标系并不存在区别。类似地，在机器人处于x轴下方的一侧(也即纵坐标为负值)时，也可参考同样的计算思路进行计算，只是需要注意各参数的符号。
而在机器人处于x轴上时，机器人可直接调整其偏转角度至0，使其能够朝向视觉标识，并直接进行直线移动即可。
A2、在该角度范围内，确定目标角度。
机器人可将该角度范围内的任一角度确定为目标角度，此处不作赘述。在确定了目标角度后，机器人可控制自身调整其偏转角度至该目标角度，为后续的弧线移动作准备。
A3、根据目标角度及初始视觉位姿所指示的位置，计算圆弧路径。
可以理解，一个目标角度唯一对应直线行驶路段上的一个点，也唯一对应一条圆弧路径。请参阅图5，图5给出了该圆弧路径的示例，详述如下：
假定：圆弧路径上的点在视觉标识坐标系上的坐标为(x,y)；在机器人调整其偏转角度至该目标角度后，其此时在视觉标识坐标系下的视觉位姿为(xr,yr,θ)；圆弧路径的圆心在视觉标识坐标系下的坐标为(xt,yt)；圆弧的半径为R。已知圆弧方程为：
(x-xt)2+(y-yt)2＝R2
R＝|yt|
将上述圆弧方程展开，并将R＝|yt|后代入该圆弧方程后，可得：
(x-xt)2+y2-2yty＝0
又由于(xr,yr,θ)也在圆弧路径上，将该(xr,yr,θ)代入圆弧方程，可得
至此，求解出了圆弧路径的半径R；又由于机器人当前所处定位置在该圆弧路径上，且直线行驶路段与该圆弧路径相切，基于以上条件，即可确定出对应的圆弧路径。机器人由此可按照所计算出的圆弧路径向直线行驶路段移动。具体地，由机器人的差速模型可知
其中，v为机器人按圆弧路径移动时的线速度，w为机器人按圆弧路径移动时的角速度。可以理解，在已知R的前提下，只要机器人的线速度及角速度满足该公式，即可保证机器人沿着所确定出的圆弧路径进行弧线移动。机器人可根据其实际的当前性能和/或当前状态，设计合理的v和w，此处不对v和w的取值作出限定。
在一些实施例中，实际应用场景下，机器人在控制其自身按照圆弧路径移动的过程中，受各种因素的影响，不可避免的会有移动误差，且误差可能会随着时间而增加。基于此，机器人引入了反馈调节机制，使得其可在控制其自身按照圆弧路径移动的过程中，在必要的时候根据最新的当前视觉位姿对圆弧路径进行更新，这一过程具体为：
B1、确定机器人在视觉标识坐标系下的当前视觉位姿及历史视觉位姿，以及，通过机器人的里程计确定机器人的当前里程计位姿及历史里程计位姿。
机器人可在移动过程中，持续根据摄像头所采集到的视觉图像确定对应的视觉位姿，记作(T1,T2,T3,…)；并且，在机器人确定出视觉位姿的相同时刻下，还可通过其里程计得到对应的里程计位姿，记作(O1,O2,O3,…)。具体地，当前视觉位姿是机器人在移动过程中，基于最新的视觉图像所确定出的视觉位姿；历史视觉位姿是机器人在移动过程中，基于该最新的视觉图像之前的某一帧视觉图像所确定出的视觉位姿。类似地，当前里程计位姿是机器人在移动过程中，基于最新的里程计数据所确定出的里程计位姿；历史里程计位姿是机器人在移动过程中，基于该最新的里程计数据之前的某一帧里程计数据所确定出的里程计位姿。
为便于描述，记当前视觉位姿为Tn，则历史视觉位姿可以是Tn-k；类似地，记当前里程计位姿为On，则历史里程计位姿可以是On-k。
B2、根据当前视觉位姿、历史视觉位姿、当前里程计位姿及历史里程计位姿判断机器人是否出现位姿突变。
一般而言，里程计在短时间范围内相对精度比较高，因而，机器人可以用里程计位姿来校验视觉位姿。具体地，机器人可根据当前视觉位姿及历史视觉位姿计算视觉位姿差异。类似地，机器人也可根据当前里程计位姿及历史里程计位姿计算里程计位姿差异。仅作为示例，记视觉位姿差异为ΔT，里程计位姿差异为ΔO，则ΔT＝|Tn-Tn-k|，ΔO＝|On-On-k|；或者，ΔT＝Tn*Tn-k -1，ΔO＝On*On-k -1。最后，比对计算所得的视觉位姿差异ΔT及里程计位姿差异ΔO，如果视觉位姿差异ΔT及里程计位姿差异ΔO之间的差距小于预设的差距阈值(例如ΔO与ΔT之间的距离差距小于预设的第一阈值，且ΔO与ΔT之间的角度差距小于预设的第二阈值)，则说明机器人未出现位姿突变，机器人可仍按照当前的圆弧路径继续移动；反之，如果视觉位姿差异及里程计位姿差异之间的差距不小于该差距阈值(例如ΔO与ΔT之间的距离差距不小于该第一阈值，和/或，ΔO与ΔT之间的角度差距不小于该第二阈值)，则认为机器人出现了位姿突变。
B3、在机器人出现位姿突变时，根据当前视觉位姿对圆弧路径进行更新。
可以理解，机器人的位姿出现突变，表明机器人很可能已偏离其原有的圆弧路径。为消除偏差，机器人可根据当前视觉位姿确定新的圆弧路径，该新的圆弧路径即为更新后的圆弧路径。具体地，圆弧路径的确定过程在前文步骤A3中已有说明，只需将目标角度替换为当前视觉位姿所指示的偏转角度，将初始视觉位姿所指示的位置替换为当前视觉位姿所指示的位置即可对新的圆弧路径进行求解，此处不再赘述。
B4、控制机器人按照更新后的圆弧路径继续移动，并返回执行步骤B1，直至机器人移动至直线行驶路段。
机器人可根据其当前视觉位姿中的纵坐标对其自身是否已移动至直线行驶路段进行判断，具体判断标准为：当前视觉位姿中的纵坐标为0时，确定自身已移动至直线行驶路段。
步骤203，在机器人移动至直线行驶路段后，控制机器人朝向视觉标识直线移动进目标空间。
在机器人直线移动至直线行驶路段的应用场景下，机器人在移动至直线行驶路段后，可先停止移动，然后调整其偏转角度为0，使其能够正面朝向视觉标识。在偏转角度调整为0度后，控制机器人直线前进，进入目标空间。
在机器人弧线移动至直线行驶路段的应用场景下，由于圆弧路径与直线行驶路段(也即视觉标识坐标系的x轴)相切，因而机器人在移动至直线行驶路段的那一刻通常正好朝向该视觉标识。基于此，在这种应用场景下，机器人可在移动至直线行驶路段时立即将弧线移动切换为直线移动，实现上一阶段的弧线移动与当前阶段的直线移动的平滑切换。
在一些实施例中，机器人移动至直线行驶路段时，可以利用机器人此时在视觉标识坐标系下的视觉位姿所指示的位置(具体为横坐标，可记作x0)，判断出机器人朝向视觉标识直线移动时所允许的距离L。典型应用场景下，从俯视角度看，机器人期望其在进入电梯后，最终停靠的位置与视觉标识的距离在[0.3m,0.5m]的区间内，则L的取值区间可以是[x0-0.5m,x0-0.3m]。当然，该L的取值还与机器人的大小和电梯的轿厢的大小相关，可以根据实际情况而修改，只要保障机器人的尾部能够完全进入电梯内，且机器人不会碰撞到视觉标识所在的电梯壁即可。
可以理解，在机器人搭乘电梯到达指定楼层且电梯门打开后，机器人只需直接向后直线移动，即可退出电梯。
由上可见，在本申请实施例中，基于视觉定位实现对机器人的移动控制，将机器人进入目标空间的移动过程划分为两个移动阶段：第一个移动阶段为机器人从其初始位置移动至预设的直线行驶路段的阶段，第二个移动阶段为机器人沿着直线行驶路段朝向视觉标识直线移动进入目标空间的阶段。上述两个阶段通过直线行驶路段保障了机器人进入目标空间(例如电梯)时，不受到目标空间出入口附近障碍物的剐蹭；并且，控制过程简单，提升了机器人进入目标空间的效率。
对应于上文所提供的机器人控制方法，本申请实施例还提供了一种机器人控制装置。如图6所示，该机器人控制装置600包括：
确定模块601，用于在机器人存在进入目标空间的需求时，确定机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿和目标点，其中，目标空间中存在预设的视觉标识，视觉标识与目标空间的出入口相对，视觉标识坐标系为以视觉标识投影至水平面的点为原点所构建的二维坐标系，目标点在目标空间之外，目标点到出入口的距离为预设距离，且目标点在视觉标识坐标系的x轴上，x轴垂直于视觉标识所在的竖直平面；
第一控制模块602，用于根据初始视觉位姿，控制机器人移动至直线行驶路段，其中，直线行驶路段距离出入口更近的端点为目标点，直线行驶路段的长度为预设长度，且直线行驶路段与x轴重合；
第二控制模块603，用于在机器人移动至直线行驶路段后，控制机器人朝向视觉标识直线移动进目标空间。
在一些实施例中，第一控制模块602，具体用于根据初始视觉位姿，控制机器人弧线移动至直线行驶路段；或者，根据初始视觉位姿，控制机器人直线移动至直线行驶路段。
在一些实施例中，第一控制模块602，包括：
角度范围计算单元，用于根据初始视觉位姿所指示的位置及直线行驶路段的两个端点，计算机器人的角度范围；
目标角度确定单元，用于在角度范围内，确定目标角度；
圆弧路径计算单元，用于根据目标角度及初始视觉位姿所指示的位置，计算圆弧路径；
弧线移动控制单元，用于控制机器人按照圆弧路径移动至直线行驶路段。
在一些实施例中，弧线移动控制单元，包括：
位姿确定子单元，用于在控制机器人按照圆弧路径移动的过程中，确定机器人在视觉标识坐标系下的当前视觉位姿及历史视觉位姿，以及，通过机器人的里程计确定机器人的当前里程计位姿及历史里程计位姿；
突变判断子单元，用于根据当前视觉位姿、历史视觉位姿、当前里程计位姿及历史里程计位姿判断机器人是否出现位姿突变；
路径更新子单元，用于在机器人出现位姿突变时，根据当前视觉位姿对圆弧路径进行更新；
移动控制子单元，用于控制机器人按照更新后的圆弧路径继续移动，使得位姿确定子单元根据更新后的圆弧路径继续运行，直至机器人移动至直线行驶路段。
在一些实施例中，突变判断子单元，包括：
第一差异计算子单元，用于根据当前视觉位姿及历史视觉位姿计算视觉位姿差异；
第二差异计算子单元，用于根据当前里程计位姿及历史里程计位姿计算里程计位姿差异；
位姿差异比对子单元，用于比对视觉位姿差异及里程计位姿差异；
位姿突变判断子单元，用于根据比对结果判断机器人是否出现位姿突变。
在一些实施例中，机器人在视觉标识坐标系下的视觉位姿的确定过程包括：通过机器人所搭载的摄像头对视觉标识进行视觉定位，确定视觉标识在机器人坐标系下的视觉位姿；根据机器人坐标系与视觉标识坐标系之间的坐标变换关系，对视觉标识在机器人坐标系下的视觉位姿进行变换，得到机器人在视觉标识坐标系下的视觉位姿。
在一些实施例中，确定模块601，包括：
检测单元，用于检测预设时长内是否已得到机器人在视觉标识坐标系下的至少N帧视觉位姿，其中，机器人在预设时长内未移动；
滤波单元，用于在预设时长内已得到至少N帧视觉位姿的情况下，对至少N帧视觉位姿进行滤波处理，得到初始视觉位姿。
由上可见，在本申请实施例中，基于视觉定位实现对机器人的移动控制，将机器人进入目标空间的移动过程划分为两个移动阶段：第一个移动阶段为机器人从其初始位置移动至预设的直线行驶路段的阶段，第二个移动阶段为机器人沿着直线行驶路段朝向视觉标识直线移动进入目标空间的阶段。上述两个阶段通过直线行驶路段保障了机器人进入目标空间(例如电梯)时，不受到目标空间出入口附近障碍物的剐蹭；并且，控制过程简单，提升了机器人进入目标空间的效率。
对应于上文所提供的机器人控制方法，本申请实施例还提供了一种机器人。请参阅图7，本申请实施例中的机器人7包括：存储器701，一个或多个处理器702(图7中仅示出一个)及存储在存储器701上并可在处理器上运行的计算机程序。其中：存储器701用于存储软件程序以及单元，处理器702通过运行存储在存储器701的软件程序以及单元，从而执行各种功能应用以及数据处理，以获取上述预设事件对应的资源。具体地，处理器702通过运行存储在存储器701的上述计算机程序时实现以下步骤：
在机器人存在进入目标空间的需求时，确定机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿和目标点，其中，目标空间中存在预设的视觉标识，视觉标识与目标空间的出入口相对，视觉标识坐标系为以视觉标识投影至水平面的点为原点所构建的二维坐标系，目标点在目标空间之外，目标点到出入口的距离为预设距离，且目标点在视觉标识坐标系的x轴上，x轴垂直于视觉标识所在的竖直平面；
根据初始视觉位姿，控制机器人移动至直线行驶路段，其中，直线行驶路段距离出入口更近的端点为目标点，直线行驶路段的长度为预设长度，且直线行驶路段与x轴重合；
在机器人移动至直线行驶路段后，控制机器人朝向视觉标识直线移动进目标空间。
假设上述为第一种可能的实施方式，则在第一种可能的实施方式作为基础而提供的第二种可能的实施方式中，根据初始视觉位姿，控制机器人移动至直线行驶路段，包括：
根据初始视觉位姿，控制机器人弧线移动至直线行驶路段；或者，根据初始视觉位姿，控制机器人直线移动至直线行驶路段。
在上述第二种可能的实施方式作为基础而提供的第三种可能的实施方式中，根据初始视觉位姿，控制机器人弧线移动至直线行驶路段，包括：
根据初始视觉位姿所指示的位置及直线行驶路段的两个端点，计算机器人的角度范围；
在角度范围内，确定目标角度；
根据目标角度及初始视觉位姿所指示的位置，计算圆弧路径；
控制机器人按照圆弧路径移动至直线行驶路段。
在上述第三种可能的实施方式作为基础而提供的第四种可能的实施方式中，控制机器人按照圆弧路径移动至直线行驶路段，包括：
在控制机器人按照圆弧路径移动的过程中，确定机器人在视觉标识坐标系下的当前视觉位姿及历史视觉位姿，以及，通过机器人的里程计确定机器人的当前里程计位姿及历史里程计位姿；
根据当前视觉位姿、历史视觉位姿、当前里程计位姿及历史里程计位姿判断机器人是否出现位姿突变；
在机器人出现位姿突变时，根据当前视觉位姿对圆弧路径进行更新；
控制机器人按照更新后的圆弧路径继续移动，并返回执行确定机器人在视觉标识坐标系下的当前视觉位姿及历史视觉位姿，以及，通过机器人的里程计确定机器人的当前里程计位姿及历史里程计位姿的步骤及后续步骤，直至机器人移动至直线行驶路段。
在上述第四种可能的实施方式作为基础而提供的第五种可能的实施方式中，根据当前视觉位姿、历史视觉位姿、当前里程计位姿及历史里程计位姿判断机器人是否出现位姿突变，包括：
根据当前视觉位姿及历史视觉位姿计算视觉位姿差异；
根据当前里程计位姿及历史里程计位姿计算里程计位姿差异；
比对视觉位姿差异及里程计位姿差异；
根据比对结果判断机器人是否出现位姿突变。
在上述第一种可能的实施方式作为基础而提供的第六种可能的实施方式中，机器人在视觉标识坐标系下的视觉位姿的确定过程包括：
通过机器人所搭载的摄像头对视觉标识进行视觉定位，确定视觉标识在机器人坐标系下的视觉位姿；
根据机器人坐标系与视觉标识坐标系之间的坐标变换关系，对视觉标识在机器人坐标系下的视觉位姿进行变换，得到机器人在视觉标识坐标系下的视觉位姿。
在上述第一种可能的实施方式作为基础而提供的第七种可能的实施方式中，确定机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿，包括：
检测预设时长内是否已得到机器人在视觉标识坐标系下的至少N帧视觉位姿，其中，机器人在预设时长内未移动；
在预设时长内已得到至少N帧视觉位姿的情况下，对至少N帧视觉位姿进行滤波处理，得到初始视觉位姿。
应当理解，在本申请实施例中，所称处理器702可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器701可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器702提供指令和数据。存储器701的一部分或全部还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器701还可以存储设备类别的信息。
由上可见，在本申请实施例中，基于视觉定位实现对机器人的移动控制，将机器人进入目标空间的移动过程划分为两个移动阶段：第一个移动阶段为机器人从其初始位置移动至预设的直线行驶路段的阶段，第二个移动阶段为机器人沿着直线行驶路段朝向视觉标识直线移动进入目标空间的阶段。上述两个阶段通过直线行驶路段保障了机器人进入目标空间(例如电梯)时，不受到目标空间出入口附近障碍物的剐蹭；并且，控制过程简单，提升了机器人进入目标空间的效率。
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，即将上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。
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、或者外部设备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，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，上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。
上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。
上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，也可以通过计算机程序来指令相关联的硬件来完成，上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，上述计算机程序包括计算机程序代码，上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。上述计算机可读存储介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机可读存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上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。
Claims (10)
1.一种机器人控制方法，其特征在于，包括：
在机器人存在进入目标空间的需求时，确定所述机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿和目标点，其中，所述目标空间中存在预设的视觉标识，所述视觉标识与所述目标空间的出入口相对，所述视觉标识坐标系为以所述视觉标识投影至水平面的点为原点所构建的二维坐标系，所述目标点在所述目标空间之外，所述目标点到所述出入口的距离为预设距离，且所述目标点在所述视觉标识坐标系的x轴上，所述x轴垂直于所述视觉标识所在的竖直平面；
根据所述初始视觉位姿，控制所述机器人移动至直线行驶路段，其中，所述直线行驶路段距离所述出入口更近的端点为所述目标点，所述直线行驶路段的长度为预设长度，且所述直线行驶路段与所述x轴重合；
在所述机器人移动至所述直线行驶路段后，控制所述机器人朝向所述视觉标识直线移动进所述目标空间。
2.如权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述初始视觉位姿，控制所述机器人移动至直线行驶路段，包括：
根据所述初始视觉位姿，控制所述机器人弧线移动至所述直线行驶路段；或者，根据所述初始视觉位姿，控制所述机器人直线移动至所述直线行驶路段。
3.如权利要求2所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述初始视觉位姿，控制所述机器人弧线移动至所述直线行驶路段，包括：
根据所述初始视觉位姿所指示的位置及所述直线行驶路段的两个端点，计算所述机器人的角度范围；
在所述角度范围内，确定目标角度；
根据所述目标角度及所述初始视觉位姿所指示的位置，计算圆弧路径；
控制所述机器人按照所述圆弧路径移动至所述直线行驶路段。
4.如权利要求3所述的机器人控制方法，其特征在于，所述控制所述机器人按照所述圆弧路径移动至所述直线行驶路段，包括：
在控制所述机器人按照所述圆弧路径移动的过程中，确定所述机器人在所述视觉标识坐标系下的当前视觉位姿及历史视觉位姿，以及，通过所述机器人的里程计确定所述机器人的当前里程计位姿及历史里程计位姿；
根据所述当前视觉位姿、所述历史视觉位姿、所述当前里程计位姿及所述历史里程计位姿判断所述机器人是否出现位姿突变；
在所述机器人出现位姿突变时，根据所述当前视觉位姿对所述圆弧路径进行更新；
控制所述机器人按照更新后的所述圆弧路径继续移动，并返回执行所述确定所述机器人在所述视觉标识坐标系下的当前视觉位姿及历史视觉位姿，以及，通过所述机器人的里程计确定所述机器人的当前里程计位姿及历史里程计位姿的步骤及后续步骤，直至所述机器人移动至所述直线行驶路段。
5.如权利要求4所述的机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述当前视觉位姿、所述历史视觉位姿、所述当前里程计位姿及所述历史里程计位姿判断所述机器人是否出现位姿突变，包括：
根据所述当前视觉位姿及所述历史视觉位姿计算视觉位姿差异；
根据所述当前里程计位姿及所述历史里程计位姿计算里程计位姿差异；
比对所述视觉位姿差异及所述里程计位姿差异；
根据比对结果判断所述机器人是否出现位姿突变。
6.如权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述机器人在所述视觉标识坐标系下的视觉位姿的确定过程包括：
通过所述机器人所搭载的摄像头对所述视觉标识进行视觉定位，确定所述视觉标识在机器人坐标系下的视觉位姿；
根据所述机器人坐标系与所述视觉标识坐标系之间的坐标变换关系，对所述视觉标识在所述机器人坐标系下的视觉位姿进行变换，得到所述机器人在所述视觉标识坐标系下的视觉位姿。
7.如权利要求1所述的机器人控制方法，其特征在于，所述确定所述机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿，包括：
检测预设时长内是否已得到所述机器人在所述视觉标识坐标系下的至少N帧视觉位姿，其中，所述机器人在所述预设时长内未移动；
在所述预设时长内已得到所述至少N帧视觉位姿的情况下，对所述至少N帧视觉位姿进行滤波处理，得到所述初始视觉位姿。
8.一种机器人控制装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于在机器人存在进入目标空间的需求时，确定所述机器人在视觉标识坐标系下的初始视觉位姿和目标点，其中，所述目标空间中存在预设的视觉标识，所述视觉标识与所述目标空间的出入口相对，所述视觉标识坐标系为以所述视觉标识投影至水平面的点为原点所构建的二维坐标系，所述目标点在所述目标空间之外，所述目标点到所述出入口的距离为预设距离，且所述目标点在所述视觉标识坐标系的x轴上，所述x轴垂直于所述视觉标识所在的竖直平面；
第一控制模块，用于根据所述初始视觉位姿，控制所述机器人移动至直线行驶路段，其中，所述直线行驶路段距离所述出入口更近的端点为所述目标点，所述直线行驶路段的长度为预设长度，且所述直线行驶路段与所述x轴重合；
第二控制模块，用于在所述机器人移动至所述直线行驶路段后，控制所述机器人朝向所述视觉标识直线移动进所述目标空间。
9.一种机器人，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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一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，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
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