一种农业机器人运动控制方法

技术领域

本申请涉及机器人控制技术，尤其涉及一种农业机器人运动控制方法。

背景技术

在农业生产领域，由于人工成本的占比较大，特别是在大规模的季节性水果采摘时，要耗费大量的人力和时间，从而加大了农业生产的成本。我国目前人工劳动力成本持续增加，劳动力数量则逐渐减少，在农业生产领域的年轻劳动力不足，这就需要农业生产逐步实现智能化、自动化，以降低人工成本。

工业、家庭机器人的很多应用场景在平整的地面运行，例如扫地机器人或商场的导引机器人。但农业机器人的应用场景不同，很多时候需要在山地、丘陵使用，路面崎岖不平，从而导致工业、家庭机器人的相关技术难以直接应用在农业机器人上。由于农业机器人的应用环境更加复杂，行驶速度多变，因此，必须考虑环境的复杂性，否则农业机器人在运动控制时十分困难，甚至无法完成预期的任务。

如果过分追求农业机器人在复杂环境下的运动稳定性，则农业机器人的行进速度将变得缓慢，影响作业效率；如果过分追求行进速度，则由于环境较复杂，农业机器人的运动稳定性将受到影响，甚至会发生摔倒等意外事故。

发明内容

本申请提供一种农业机器人运动控制方法，特别适用于一种六肢农业机器人，所述六肢包括四只脚及双臂，所述四只脚能提高山地等复杂应用环境中机器人的稳定性，所述双臂在极其恶劣的复杂环境中能辅助四只脚进一步提升所述农业机器人的稳定性，利用本申请独创性提出的平衡度值和稳定性值计算方式，对拟进行变更的速度和/或加速度进行判断，如果变更值无法达到期望的平衡度值区间，则直接淘汰该变更方式，进行重新调整或保持不变；如果能够达到期望的平衡度值区间，则进一步计算稳定性值，如果能够达到期望的稳定性值区间，则允许变更，否则，若无法得出可行结果的情况下，进一步调整所述农业机器人的运动方向和/或增加所述双臂作为所述运动控制辅助。

本发明提出了一种农业机器人运动控制方法，其特征在于：

所述农业机器人有模拟人体的四只脚及双臂，所述四只脚能提高山地使用环境的机器人稳定性，所述双臂在极其恶劣的复杂场景中能辅助四只脚进一步提升所述农业机器人的稳定性；

利用信息获取模块获取所述农业机器人及其周边的信息，包括：

通过双目视觉传感器及激光雷达获取周边信息；

通过四只脚上的位置传感器定位脚心的位置，以获得四只脚的位置信息；

通过速度和/或加速度传感器分别获取农业机器人的速度和/或水平加速度；

利用平衡度计算模块计算当前所述农业机器人的平衡度值；

利用稳定性判断模块基于想要调整的速度和/或加速度以及所述农业机器人的下一位置对应的平衡度评估所述农业机器人的稳定性；所述稳定性是指在指定速度和/或加速度下保持所述农业机器人处于可控平衡度下的度量；

基于所述稳定性判断模块的判断结果调整行进的所述速度和/或加速度，并在无法得出可行结果的情况下，进一步调整所述农业机器人的运动方向和/或增加所述双臂作为所述运动控制辅助。

作为一种可行的实施例，可选的，所述周边信息用于供农业机器人进行控制判断，辅助决策行进速度及加速度。

作为一种可行的实施例，可选的，所述平衡度值的计算依赖于四只脚的位置信息中的至少三个以及所述农业机器人的重心。

作为一种可行的实施例，可选的，所述平衡度值的计算方式如下：

所述d表示当三只脚落地或四只脚落地时所形成的投影几何体的内切圆的直径；

所述D表示四只脚处于最大倾斜度落地展开时所形成的投影几何体的内切圆的直径；

所述h表示所述农业机器人的重心距离地面的高度；

所述H表示所述农业机器人四只脚处于最大倾斜度落地展开时的重心距离地面的高度；

所述σ

所述λ表示可调整选择的参数。

作为一种可行的实施例，可选的，所述稳定性的计算方式如下：

所述w表示稳定性，所述V

本发明还提出了一种农业机器人运动控制系统，其特征在于：

所述运动控制系统包括一农业机器人，所述农业机器人有模拟人体的四只脚及双臂，所述四只脚能提高山地使用环境的机器人稳定性，所述双臂在极其恶劣的复杂场景中能辅助四只脚进一步提升所述农业机器人的稳定性；

所述运动控制系统利用信息获取模块获取所述农业机器人及其周边的信息，包括：

通过双目视觉传感器及激光雷达获取周边信息；

通过四只脚上的位置传感器定位脚心的位置，以获得四只脚的位置信息；

通过速度和/或加速度传感器分别获取农业机器人的速度和/或水平加速度；

利用平衡度计算模块计算当前所述农业机器人的平衡度值；

所述运动控制系统利用稳定性判断模块基于想要调整的速度和/或加速度以及所述农业机器人的下一位置对应的平衡度评估所述农业机器人的稳定性；所述稳定性是指在指定速度和/或加速度下保持所述农业机器人处于可控平衡度下的度量；

所述运动控制系统基于所述稳定性判断模块的判断结果调整行进的所述速度和/或加速度，并在无法得出可行结果的情况下，进一步调整所述农业机器人的运动方向和/或增加所述双臂作为所述运动控制辅助。

作为一种可行的实施例，可选的，所述周边信息用于供农业机器人进行控制判断，辅助决策行进速度及加速度。

作为一种可行的实施例，可选的，所述平衡度值的计算依赖于四只脚的位置信息中的至少三个以及所述农业机器人的重心。

作为一种可行的实施例，可选的，所述平衡度值的计算方式如下：

所述d表示当三只脚落地或四只脚落地时所形成的投影几何体的内切圆的直径；

所述D表示四只脚处于最大倾斜度落地展开时所形成的投影几何体的内切圆的直径；

所述h表示所述农业机器人的重心距离地面的高度；

所述H表示所述农业机器人四只脚处于最大倾斜度落地展开时的重心距离地面的高度；

所述σ

所述λ表示可调整选择的参数。

作为一种可行的实施例，可选的，所述稳定性的计算方式如下：

所述w表示稳定性，所述V

本发明还提出了一种可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令能够实现上述任一种控制方法。

附图说明

图1展示了本申请农业机器人运动控制方法。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

图1为本申请实施例提供的农业机器人运动控制方法，如图1所示，一种农业机器人运动控制方法

其特征在于：利用信息获取模块获取信息；利用平衡度计算模块计算平衡度值，利用稳定性判断模块计算稳定性值，利用调整模块进行参数调整或保持参数不变。

具体的：所述农业机器人有模拟人体的四只脚及双臂，所述四只脚能提高山地使用环境的机器人稳定性，所述双臂在极其恶劣的复杂场景中能辅助四只脚进一步提升所述农业机器人的稳定性；

利用信息获取模块获取所述农业机器人及其周边的信息，包括：

通过双目视觉传感器及激光雷达获取周边信息；

通过四只脚上的位置传感器定位脚心的位置，以获得四只脚的位置信息；

通过速度和/或加速度传感器分别获取农业机器人的速度和/或水平加速度；

利用平衡度计算模块计算当前所述农业机器人的平衡度值；

利用稳定性判断模块基于想要调整的速度和/或加速度以及所述农业机器人的下一位置对应的平衡度评估所述农业机器人的稳定性；所述稳定性是指在指定速度和/或加速度下保持所述农业机器人处于可控平衡度下的度量；

基于所述稳定性判断模块的判断结果调整行进的所述速度和/或加速度，并在无法得出可行结果的情况下，进一步调整所述农业机器人的运动方向和/或增加所述双臂作为所述运动控制辅助。

作为一种可行的实施例，可选的，所述周边信息用于供农业机器人进行控制判断，辅助决策行进速度及加速度。

作为一种可行的实施例，可选的，所述平衡度值的计算依赖于四只脚的位置信息中的至少三个以及所述农业机器人的重心。

作为一种可行的实施例，可选的，所述平衡度值的计算方式如下：

所述d表示当三只脚落地或四只脚落地时所形成的投影几何体的内切圆的直径；

所述D表示四只脚处于最大倾斜度落地展开时所形成的投影几何体的内切圆的直径；

所述h表示所述农业机器人的重心距离地面的高度；

所述H表示所述农业机器人四只脚处于最大倾斜度落地展开时的重心距离地面的高度；

所述σ

所述λ表示可调整选择的参数。

作为一种可行的实施例，可选的，所述稳定性的计算方式如下：

所述w表示稳定性，所述V

本发明还提出了一种农业机器人运动控制系统，其特征在于：

所述运动控制系统包括一农业机器人，所述农业机器人有模拟人体的四只脚及双臂，所述四只脚能提高山地使用环境的机器人稳定性，所述双臂在极其恶劣的复杂场景中能辅助四只脚进一步提升所述农业机器人的稳定性；

所述运动控制系统利用信息获取模块获取所述农业机器人及其周边的信息，包括：

通过双目视觉传感器及激光雷达获取周边信息；

通过四只脚上的位置传感器定位脚心的位置，以获得四只脚的位置信息；

通过速度和/或加速度传感器分别获取农业机器人的速度和/或水平加速度；

利用平衡度计算模块计算当前所述农业机器人的平衡度值；

所述运动控制系统利用稳定性判断模块基于想要调整的速度和/或加速度以及所述农业机器人的下一位置对应的平衡度评估所述农业机器人的稳定性；所述稳定性是指在指定速度和/或加速度下保持所述农业机器人处于可控平衡度下的度量；

所述运动控制系统基于所述稳定性判断模块的判断结果调整行进的所述速度和/或加速度，并在无法得出可行结果的情况下，进一步调整所述农业机器人的运动方向和/或增加所述双臂作为所述运动控制辅助。

作为一种可行的实施例，可选的，所述周边信息用于供农业机器人进行控制判断，辅助决策行进速度及加速度。

作为一种可行的实施例，可选的，所述平衡度值的计算依赖于四只脚的位置信息中的至少三个以及所述农业机器人的重心。

作为一种可行的实施例，可选的，所述平衡度值的计算方式如下：

所述d表示当三只脚落地或四只脚落地时所形成的投影几何体的内切圆的直径；

所述D表示四只脚处于最大倾斜度落地展开时所形成的投影几何体的内切圆的直径；

所述h表示所述农业机器人的重心距离地面的高度；

所述H表示所述农业机器人四只脚处于最大倾斜度落地展开时的重心距离地面的高度；

所述σ

所述λ表示可调整选择的参数。

作为一种可行的实施例，可选的，所述稳定性的计算方式如下：

所述w表示稳定性，所述V

本发明还提出了一种可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令能够实现上述任一种控制方法。

在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、特定应用集成电路(Application-specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或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。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。本申请实施例公开的方法的步骤可以直接体现为硬件编码处理器执行完成，或者用编码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

上述各实施例中提及的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。应注意，本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

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。

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、装置和单元的具体工作过程，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。例如，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，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(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-Only Memory，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。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。