机器人的里程定位方法、单元、装置、设备和存储介质与流程

1.本技术涉及智能定位的技术领域，特别涉及一种机器人的里程定位方法、单元、装置、设备和存储介质。


背景技术：

2.目前，常用的定位方式为gps（global positioning system，全球定位系统）定位，但由于室内gps定位信号较弱，通常只用于在户外进行定位，难以满足地下隧道等特殊场景的定位需求。
3.现有技术中，通常采用rfid（radio frequency identification，射频识别）读取作为位置标记点的电子标签的方式，对地下隧道的导轨上行走的机器人进行定位，然而在实施过程中，用于rfid读取的电子标签往往贴在金属导轨的表面上，地下隧道中的天线辐射经由金属轨道对rfid的读取产生干扰，导致电子标签读取失败，从而出现里程漏读的问题。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的为提供一种机器人的里程定位方法、单元、装置、设备和存储介质，旨在解决现有技术中由于天线辐射的干扰从而出现里程漏读的问题。
5.为实现上述目的，本技术提供了一种机器人的里程定位方法，包括以下步骤：在机器人的行进过程中，控制所述机器人上设置的测距装置按照预设的时间间隔发送测量信号；接收标记单元中的各个标记物根据所述测量信号返回的反射信号，其中，所述标记单元设置在所述机器人的行进路线上，所述标记单元中包含至少一个预设长度的所述标记物，且所述标记物均朝向所述机器人的行进轨道设置；根据所述反射信号的接收时间和接收顺序，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离，并将所述标定距离组合得到所述标记单元对应的标定距离组；根据预设的转换规则将所述标定距离组转换为距离码值组，并根据所述距离码值组得到所述机器人的里程位置。
6.作为上述方案的改进，所述根据所述距离码值组得到所述机器人的里程位置，包括：在预设的数据库中查询与所述距离码值组对应的第一标准码值组；当在所述数据库中查询到与所述距离码值组对应的第一标准码值组时，将所述第一标准码值组对应的里程位置作为所述机器人的里程位置，并将所述机器人的行进状态判定为正向行进。
7.作为上述方案的改进，当所述标记单元中包含至少两个所述标记物时，所述根据所述距离码值组得到所述机器人的里程位置，包括：
当在所述数据库未查询到与所述距离码值组对应的第一标准码值组时，将所述距离码值组倒序排列得到倒序码值组，并在对所述数据库中再次查询所述倒序码值组对应的第二标准码值组；当在所述数据库中查询到与所述倒序码值组对应的第二标准码值组时，并将所述机器人的行进状态判定为反向行进。
8.作为上述方案的改进，所述根据所述反射信号的接收时间和接收顺序，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离，并将所述标定距离组合得到所述标记单元对应的标定距离组，包括：根据所述反射信号的接收时间，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离；按照所述反射信号的接收顺序对每一个所述标定距离进行排序；获取相邻的所述反射信号对应的接收时间之间的时间间隔；当所述时间间隔满足预设的阈值范围时，在相邻的所述反射信号对应的标定距离之间添加初始距离值，得到新的排列顺序；根据新的排列顺序对所述标定距离进行组合，得到所述标记单元对应的标定距离组。
9.本技术还提供了一种用于机器人的里程定位的标记单元，所述标记单元设置在机器人的行进路线上；其中，所述标记单元包括至少一个预设长度的标记物，所述标记物均朝向所述机器人的行进轨道设置，用于根据所述机器人发送的测量信号返回反射信号。
10.作为上述方案的改进，所述标记物为圆柱体，其中，所述圆柱体的横截面直径不小于10mm。
11.作为上述方案的改进，每一个所述标记单元上包括至少两个所述标记物，不同所述标记物对应的预设长度均不相同。
12.本技术还提供了一种机器人的里程定位装置，包括：距离测量模块，用于在机器人的行进过程中，控制所述机器人上设置的测距装置按照预设的时间间隔发送测量信号；信号接收模块，用于接收标记单元中的各个标记物根据所述测量信号返回的反射信号，其中，所述标记单元设置在所述机器人的行进路线上，所述标记单元中包含至少一个预设长度的所述标记物，且所述标记物均朝向所述机器人的行进轨道设置；距离标定模块，用于根据所述反射信号的接收时间和接收顺序，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离，并将所述标定距离组合得到所述标记单元对应的标定距离组；里程定位模块，用于根据预设的转换规则将所述标定距离组转换为距离码值组，并根据所述距离码值组得到所述机器人的里程位置。
13.本技术还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的一种机器人的里程定位方法的步骤。
14.本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程
序被处理器执行时实现上述任一项所述的一种机器人的里程定位的步骤。
15.本技术提供的一种机器人的里程定位方法、单元、装置、设备和存储介质，通过改变标记物的长度来改变标记物顶端到测距装置的距离，并通过接收时间和接收顺序对标记物对应的标定距离进行排列，从而根据标定距离组得到不同位数和大小的距离码值组，从而根据测距装置读取到的距离参数对机器人进行定位。
附图说明
16.图1 是本技术一实施例中一种机器人的里程定位方法步骤示意图；图2是本技术一实施例中用于机器人的里程定位的标记单元结构示意图；图3是本技术一实施例中一种机器人的里程定位装置结构框图；图4 是本技术一实施例的计算机设备的结构示意框图。
17.图2中：1、测距装置；2、标记单元。
18.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
19.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
20.参照图1，是本技术一实施例中一种机器人的里程定位方法步骤示意图，方法包括：s1、在机器人的行进过程中，控制所述机器人上设置的测距装置按照预设的时间间隔发送测量信号；s2、接收标记单元中的各个标记物根据所述测量信号返回的反射信号，其中，所述标记单元设置在所述机器人的行进路线上，所述标记单元中包含至少一个预设长度的所述标记物，且所述标记物均朝向所述机器人的行进轨道设置；s3、根据所述反射信号的接收时间和接收顺序，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离，并将所述标定距离组合得到所述标记单元对应的标定距离组；s4、根据预设的转换规则将所述标定距离组转换为距离码值组，并根据所述距离码值组得到所述机器人的里程位置。
21.对于步骤s1，上述测距装置可以为超声波测距仪，也可以为激光位移传感器，激光位移传感器通常由光源、成像阵列、接收镜片组组成，通过激光发射到被测物体表面，然后反射被激光位移传感器接收到，通过内部微处理分析，得出被测物体与激光位移传感器的距离。本实施例采用的激光位移传感器的主要参数如下：测量中心距离：200mm；测量范围：
±
80mm；重复精度：200um；响应时间：1.5ms/5ms/50ms；高速测量速度：2.8m/s。上述机器人通常为地下隧道的巡检机器人，巡检机器人上设有上述激光位移传感器。
22.对于步骤s2，当上述机器人为地面行进的机器人时，标记单元可以设置在机器人的上方，而测距装置探测方向也朝上指向上述标记单元；当上述机器人为空中行进的机器人时，标记单元可以设置在机器人的下方，此时测距装置探测方向也朝下指向标记单元，参
照图2，标记单元包括若干个标记物，这些标记物到测距装置的距离可以相同，也可以不同，且每一个标记物到测距装置的距离均控制在测距装置的量程范围内。具体来说，可以设置一块底板作为标记单元的底部，该底板到测距装置的距离为100mm，此时可以设定4种长度的标记物，即80mm，60mm，40mm，20mm，可以理解地，当这4种标记物固定在同一个底板上时，测距装置即可测得与这些标记物之间的距离分别为20mm，40mm，60mm，80mm，而底板上未安装标记物的位置测得的距离即为100mm。
23.对于步骤s3，根据接收到反射信号的时间可以得到每一个标记物到测距装置的标定距离；而由于测距装置是依次发送测量信号的，因此接收顺序可认为是标记物沿机器人前进方向的排列顺序，示例性地，以上述标记单元为例，如果标记单元中的标记物的长度依次为20mm，80mm，40mm，那么得到的标定距离组为[80mm，20mm，60mm]。对于步骤s4，根据标记物的不同以及安装与否，可以得到20mm，40mm，60mm，80mm，100mm五种标定距离，本实例将一个标记单元中最早接收的反射信号对应的标定距离作为个位距离，将第二个接收到的反射信号对应的标定距离作为十位距离，将第三个接收到的反射信号对应的标定距离作为百位距离，并依次类推；此时可以定义上述五种标定距离在个位时对应的距离码值为0，2，4，6，8，在十位时对应的距离码值为0，1，2，3，4，在百位对应的距离码值为5，6，7，8，9。示例性地，若标定距离组为[80mm，20mm，60mm]，则个位为80mm，即6，十位为20mm，即0，百位为60mm，即7，因此其对应的距离码值组为706，由于标记单元是预先在行进路径上设置的，可以将预先设定的706对应的位置作为机器人的当前里程位置。
[0024]
综上，通过改变标记物的长度来改变标记物顶端到测距装置的距离，并通过接收时间和接收顺序对标记物对应的标定距离进行排列，从而根据标定距离组得到不同位数和大小的距离码值组，从而根据测距装置读取到的距离参数对机器人进行定位。
[0025]
进一步的，所述根据所述距离码值组得到所述机器人的里程位置，包括：在预设的数据库中查询与所述距离码值组对应的第一标准码值组；当在所述数据库中查询到与所述距离码值组对应的第一标准码值组时，将所述第一标准码值组对应的里程位置作为所述机器人的里程位置，并将所述机器人的行进状态判定为正向行进。
[0026]
具体地，根据标定距离组得到距离码值组后，可以在预设的数据库中进行查询，以上述距离码值组706为例，若数据库中能够查询到第一标准码值组706，且第一标准码值组706对应的标记单元设置在距离起始点500m处，则可以得知此时机器人的里程位置为500m，并且，由于各个标记物的设置和读取顺序均是按照正向行进方向设定的，因此，能够读取到正确的码值即可认为机器人为正向行进。
[0027]
具体地，由于本实施例通常应用于地下管廊隧道中，地下管廊隧道的里程数一般在1000m以内，因此本实施例以1000m为标准，设定位置标记点，位置标记点体现了里程位置的具体值，比如每20m设定一个里程点，起点为0，往下依次为20m，40m，60m，80m，100m，120m，依次到1000m终点。
[0028]
进一步的，当所述标记单元中包含至少两个所述标记物时，所述根据所述距离码值组得到所述机器人的里程位置，还包括：当在所述数据库未查询到与所述距离码值组对应的第一标准码值组时，将所述距离码值组倒序排列得到倒序码值组，并在对所述数据库中再次查询所述倒序码值组对应的
第二标准码值组；当在所述数据库中查询到与所述倒序码值组对应的第二标准码值组时，将所述第二标准码值组对应的里程位置作为所述机器人的里程位置，并将所述机器人的行进状态判定为反向行进。
[0029]
具体的，以上述距离码值组706为例，若数据库中无法查询到第一标准码值组706，则将原距离码值组706进行倒序处理，得到倒序码值组607；若此时能够在数据库中查询到第二标准码值组607，且第二标准码值组607对应的标记单元设置在距离起始点300m处，则可以得知此时机器人的里程位置为300m，并且，由于各个标记物的设置和读取顺序均是按照正向行进方向设定的，因此，测距装置读取到的码值与数据库中相反时，可认为机器人为逆向行进。需要说明的是，在具体的实施方式中，通常不在数据库和标记物中设置对称关系的码值，例如在设定102之后，不再设置201的码值；同时也不设定自身为对称关系的码值，例如不设定303、676的码值，以便于进行行进方向区分。
[0030]
进一步的，所述根据所述反射信号的接收时间和接收顺序，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离，并将所述标定距离组合得到所述标记单元对应的标定距离组，包括：根据所述反射信号的接收时间，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离；按照所述反射信号的接收顺序对每一个所述标定距离进行排序；获取相邻的所述反射信号对应的接收时间之间的时间间隔；当所述时间间隔满足预设的阈值范围时，在相邻的所述反射信号对应的标定距离之间添加初始距离值，得到新的排列顺序；根据新的排列顺序对所述标定距离进行组合，得到所述标记单元对应的标定距离组。
[0031]
具体的，在行进路径较长的情况下，若在一个标记单元中设置过多的标记物，有可能会导致标记单元难以运输和安装的问题，因此可以将一个标记单元中的标记物设置在两个以上的底板上，且两个底板间隔一定的距离进行安装，此时两个底板之间的位置超出测距装置的量程，导致测距装置的读取存在一定的读取空档；因此本实施例在标记单元中存在两个间隔的底板时，通过这两个底板的连续关系确定里程值，若前后相邻的两个反射信号之间的时间间隔满足预设的阈值范围，则认为此时经过的是底板之间的空间，从而在两个反射信号之间添加一个初始距离值，该初始距离值可以为0m，该初始距离值对应的距离码值可以用
“‑”
、“*”等符号来表示。
[0032]
综上，通过改变标记物的长度来改变标记物顶端到测距装置的距离，并通过接收时间和接收顺序对标记物对应的标定距离进行排列，从而根据标定距离组得到不同位数和大小的距离码值组，从而根据测距装置读取到的距离参数对机器人进行定位。
[0033]
参照图2，是本技术一实施例中一种用于机器人的里程定位的标记单元，所述标记单元设置在机器人的行进路线上；其中，所述标记单元包括至少一个预设长度的标记物，所述标记物均朝向所述机器人的行进轨道设置，用于根据所述机器人发送的测量信号返回反射信号。
[0034]
具体地，上述机器人通常为地下隧道的巡检机器人，巡检机器人上设有上述激光
位移传感器，本实施例采用的激光位移传感器的主要参数如下：测量中心距离：200mm；测量范围：
±
80mm；重复精度：200um；响应时间：1.5ms/5ms/50ms；高速测量速度：2.8m/s。标记单元通常设置在机器人的行进路线的侧边，当机器人为空中行进的机器人时，标记单元可以设置在机器人的下方，参照图2，标记单元包括若干个标记物，这些标记物到测距装置的距离可以相同，也可以不同，且每一个标记物到测距装置的距离均控制在测距装置的量程范围内。具体来说，可以设置一块底板作为标记单元的底部，该底板到测距装置的距离为100mm，此时可以设定4种长度的标记物，即80mm，60mm，40mm，20mm，可以理解地，当这4种标记物固定在同一个底板上时，测距装置即可测得与这些标记物之间的距离分别为20mm，40mm，60mm，80mm，而底板上未安装标记物的位置测得的距离即为100mm。
[0035]
进一步的，所述标记物为圆柱体，其中，所述圆柱体的横截面直径不小于10mm。
[0036]
具体地，为保证读取的准确性和高速读取效率，将标记物的横截面直径设置在10mm以上，将具体读取物体距离的等分值间隔设置在20mm，即使在距离上的读数上有偏差，也能够修正为固定值，距离精度为200um，远远小于20mm的间隔值。
[0037]
具体地，本实施例所使用的标记物与底板一同组成标记单元固定在导轨上，激光位移传感器固定在机器人上，机器人在导轨上高速轮式行走，最高速达2m/s，也即2mm/ms，在具体的实施方式中，激光在标记物上的停留时间为10mm/(2mm/ms)=5ms，大于1.5ms的响应时间，因此激光传感器读取到的里程点的值，经过机器人运算处理后，能够作为定位分析的依据，具备实用性。
[0038]
进一步的，每一个所述标记单元上包括至少两个所述标记物，不同所述标记物对应的预设长度均不相同。
[0039]
具体地，通过将同一个标记单元中的不同标记物设定不同的预设长度，使得不同标记物之间存在一定的长度差距，从而为测距装置提供足够的反射时间差异值，降低测距误差对定位的影响。
[0040]
具体地，预设长度可以在80mm、60mm、40mm和20mm中进行选取，而标记物的长度按照20mm~60mm的差距进行设定，在具体的实施方式中，若机器人的行进路线长度为1000m，可以在0-480m的部分分别设置两个标记单元，在500-980m的部分设置2个标记单元，特殊里程点也可以设置其他距离长度物体进行标记，比如起点或终点，设置四个位置等，本实施例不作赘述。
[0041]
参照图3，是本技术一实施例中一种机器人的里程定位装置结构框图，装置包括：距离测量模块100，用于在机器人的行进过程中，控制所述机器人上设置的测距装置按照预设的时间间隔发送测量信号；信号接收模块200，用于接收标记单元中的各个标记物根据所述测量信号返回的反射信号，其中，所述标记单元设置在所述机器人的行进路线上，所述标记单元中包含至少一个预设长度的所述标记物，且所述标记物均朝向所述机器人的行进轨道设置；距离标定模块300，用于根据所述反射信号的接收时间和接收顺序，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离，并将所述标定距离组合得到所述标记单元对应的标定距离组；里程定位模块400，用于根据预设的转换规则将所述标定距离组转换为距离码值组，并根据所述距离码值组得到所述机器人的里程位置。
[0042]
进一步的，所述里程定位模块400，还用于：在预设的数据库中查询与所述距离码值组对应的第一标准码值组；当在所述数据库中查询到与所述距离码值组对应的第一标准码值组时，将所述第一标准码值组对应的里程位置作为所述机器人的里程位置，并将所述机器人的行进状态判定为正向行进。
[0043]
进一步的，所述里程定位模块400，还用于：当在所述数据库未查询到与所述距离码值组对应的第一标准码值组时，将所述距离码值组倒序排列得到倒序码值组，并在对所述数据库中再次查询所述倒序码值组对应的第二标准码值组；当在所述数据库中查询到与所述倒序码值组对应的第二标准码值组时，将所述距离码值组倒序排列得到倒序码值组，并在对所述数据库中再次查询所述倒序码值组对应的第二标准码值组；将所述第二标准码值组对应的里程位置作为所述机器人的里程位置，并将所述机器人的行进状态判定为反向行进。
[0044]
进一步的，所述距离标定模块300，还用于：根据所述反射信号的接收时间，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离；按照所述反射信号的接收顺序对每一个所述标定距离进行排序；获取相邻的所述反射信号对应的接收时间之间的时间间隔；当所述时间间隔满足预设的阈值范围时，在相邻的所述反射信号对应的标定距离之间添加初始距离值，得到新的排列顺序；根据新的排列顺序对所述标定距离进行组合，得到所述标记单元对应的标定距离组。
[0045]
参照图4，本技术实施例中还提供一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设计的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储机器人的里程定位数据等。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种机器人的里程定位方法，包括：在机器人的行进过程中，控制所述机器人上设置的测距装置按照预设的时间间隔发送测量信号；接收标记单元中的各个标记物根据所述测量信号返回的反射信号，其中，所述标记单元设置在所述机器人的行进路线上，所述标记单元中包含至少一个预设长度的所述标记物，且所述标记物均朝向所述机器人的行进轨道设置；根据所述反射信号的接收时间和接收顺序，依次计算所述标记单元中每一个所述标记物与所述机器人之间的标定距离，并将所述标定距离组合得到所述标记单元对应的标定距离组；根据预设的转换规则将所述标定距离组转换为距离码值组，并根据所述距离码值组得到所述机器人的里程位置。
[0046]
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结
构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定。
[0047]
本技术一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现一种机器人的里程定位方法。可以理解的是，本实施例中的计算机可读存储介质可以是易失性可读存储介质，也可以为非易失性可读存储介质。
[0048]
综上所述，为本技术实施例中提供的机器人的里程定位方法、单元、装置、设备和存储介质，通过改变标记物的长度来改变标记物顶端到测距装置的距离，并通过接收时间和接收顺序对标记物对应的标定距离进行排列，从而根据标定距离组得到不同位数和大小的距离码值组，从而根据测距装置读取到的距离参数对机器人进行定位。
[0049]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是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非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的和实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可以包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram通过多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双速据率sdram（ssrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink）dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
[0050]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
[0051]
以上所述仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。