機器人跟蹤方法和系統的制作方法

機器人跟蹤方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種機器人跟蹤方法。所述方法包括：目標機器人發射光信號；跟蹤機器人接收所述光信號，并確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的相對方位；所述跟蹤機器人根據所述相對方位，利用超聲波進行測距得到與所述目標機器人之間的距離，并向所述目標機器人移動直至預設距離。本發明還相應公開了一種機器人跟蹤系統。應用本發明技術方案，能夠在機器人教學、表演等應用場景中，降低實現定位跟蹤的成本。
【專利說明】機器人跟蹤方法和系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及人工智能【技術領域】，特別是涉及一種機器人跟蹤方法和系統。

【背景技術】
[0002]隨著人工智能技術的發展，機器人越來越多地應用到各種場景中。例如，目前已經出現了作為教學用途、娛樂用途的機器人，人們可以利用機器人進行節目表演等活動。
[0003]在機器人教學、表演的場景中，可能會出現一種機器人相互跟蹤的需要。而目前的跟蹤技術，首先必須定位，通常有基站定位、慣性定位等技術，而這些技術依賴無線基站等多種外設，實現成本比較高，應用在機器人教學、表演場景中定位跟蹤效果并不理想。


【發明內容】

[0004]基于此，有必要提供一種機器人跟蹤方法和系統，能夠在機器人教學、表演等應用場景中，降低實現定位跟蹤的成本。
[0005]一種機器人跟蹤方法，包括:
[0006]目標機器人發射光信號；
[0007]跟蹤機器人接收所述光信號，并確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的相對方位；
[0008]所述跟蹤機器人根據所述相對方位，利用超聲波進行測距得到與所述目標機器人之間的距離，并向所述目標機器人移動直至預設距離。
[0009]在一個實施例中，在所述目標機器人發射光信號的步驟之前，所述方法還包括:
[0010]預定義所述目標機器人和所述跟蹤機器人；或
[0011]從兩機器人中確定出所述目標機器人和所述跟蹤機器人。
[0012]在一個實施例中，所述目標機器人發射光信號的步驟包括:
[0013]所述目標機器人通過安裝在一自旋轉裝置上的光發射模塊發射光信號。
[0014]在一個實施例中，所述方法還包括:
[0015]所述目標機器人進行編碼，得到所述目標機器人對應的機器人標識，所述目標機器人通過安裝在一自旋轉裝置上的光發射模塊發射對應于所述機器人標識的光信號。
[0016]在一個實施例中，所述跟蹤機器人接收所述光信號，并確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的相對方位的步驟，包括:
[0017]所述跟蹤機器人通過環繞在所述跟蹤機器人四周的光接收模塊接收所述光信號；
[0018]所述跟蹤機器人根據所述光接收模塊的位置，確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的轉角，所述轉角為所述跟蹤機器人超聲波探測方向與所述目標機器人光信號發射方向的夾角。
[0019]在一個實施例中，所述跟蹤機器人根據所述相對方位，利用超聲波進行測距得到與所述目標機器人之間的距離，并向所述目標機器人移動至默認的距離的步驟，包括:
[0020]所述跟蹤機器人根據所述轉角進行轉動，將超聲波探測方向對準所述目標機器人，并進行測距；
[0021]所述跟蹤機器人根據所述預設距離，基于？10算法，控制所述跟蹤機器人向所述目標機器人移動。
[0022]在一個實施例中，所述方法還包括:
[0023]在所述跟蹤機器人接收到所述目標機器人發射的光信號之后，所述跟蹤機器人通過無線通信，通知所述目標機器人停止所述自旋轉裝置的自轉；
[0024]在所述跟蹤機器人向所述目標機器人移動過程中，所述跟蹤機器人實時接收所述目標機器人發射的光信號，并基于算法，對所述轉角進行修正。
[0025]在一個實施例中，所述光信號為紅外光信號、紫外光信號、可見光信號中的任意一種。
[0026]在一個實施例中，所述跟蹤機器人包括至少一個機器人。
[0027]在一個實施例中，所述目標機器人根據預定義的運動軌跡進行運動。
[0028]一種機器人跟蹤系統，包括目標機器人和跟蹤機器人；所述目標機器人包括控制模塊和光發射模塊；所述跟蹤機器人包括控制模塊、光接收模塊、超聲波測距模塊和機械運動模塊；
[0029]所述目標機器人的光發射模塊，用于發射光信號；
[0030]所述跟蹤機器人的光接收模塊，用于接收所述光信號；
[0031]所述跟蹤機器人的控制模塊，用于確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的相對方位；
[0032]所述跟蹤機器人的超聲波測距模塊，用于進行測距得到與所述目標機器人之間的距離；
[0033]所述跟蹤機器人的控制模塊，還用于控制所述機械運動模塊，驅動所述跟蹤機器人向所述目標機器人移動直至預設距離。
[0034]在一個實施例中，所述目標機器人和所述跟蹤機器人均包括控制模塊、光發射模塊、光接收模塊、超聲波測距模塊和機械運動模塊；
[0035]所述目標機器人和所述跟蹤機器人由程序預定義；或根據光信號接收的先后，從兩機器人中確定出所述目標機器人和所述跟蹤機器人。
[0036]在一個實施例中，所述光發射模塊安裝在所述目標機器人的一自旋轉裝置上。
[0037]在一個實施例中，所述目標機器人的控制模塊還用于進行編碼，得到所述目標機器人對應的機器人標識，并通過安裝在自旋轉裝置上的光發射模塊發射對應于所述機器人標識的光信號。
[0038]在一個實施例中，所述光接收模塊為環繞在所述跟蹤機器人四周的光接收模塊；
[0039]所述跟蹤機器人的控制模塊，用于根據所述光接收模塊的位置，確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的轉角，所述轉角為所述跟蹤機器人超聲波探測方向與所述目標機器人光信號發射方向的夾角。
[0040]在一個實施例中，所述跟蹤機器人的控制模塊，還用于根據所述轉角，控制所述跟蹤機器人進行轉動，將超聲波探測方向對準所述目標機器人，并進行測距；
[0041]所述控制模塊，還用于根據所述預設距離，基于？10算法，控制所述跟蹤機器人向所述目標機器人移動。
[0042]在一個實施例中，所述目標機器人和所述跟蹤機器人還包括無線通信模塊；
[0043]在所述跟蹤機器人接收到所述目標機器人發射的光信號之后，所述跟蹤機器人通過無線通信模塊，通知所述目標機器人停止所述自旋轉裝置的自轉；
[0044]所述跟蹤機器人在向所述目標機器人移動過程中，所述跟蹤機器人的光接收模塊，還用于實時接收光信號；所述跟蹤機器人的控制模塊，用于基于？10算法，對所述轉角進行修正。
[0045]在一個實施例中，所述光發射模塊，用于發射紅外光信號、紫外光信號、可見光信號中的任意一種。
[0046]在一個實施例中，所述跟蹤機器人包括至少一個機器人。
[0047]在一個實施例中，所述目標機器人還包括機械運動模塊；
[0048]所述目標機器人的控制模塊，還用于控制所述機械運動模塊，根據預定義的運動軌跡進行運動。
[0049]上述機器人跟蹤方法和系統，目標機器人發射光信號，跟蹤機器人接收到光信號，確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位，再利用超聲波進行測距，確定目標機器人位置，相對于基站定位元等方式，這里通過光信號和超聲波進行定位，降低了實現成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1為一個實施例中的機器人跟蹤方法的流程示意圖；
[0051]圖2為一個實施例中的機器人跟蹤方法的流程示意圖；
[0052]圖3為一個實施例中的機器人跟蹤方法的應用場景圖；
[0053]圖4為一個實施例中的機器人跟蹤方法的流程示意圖；
[0054]圖5為一個實施例中的機器人跟蹤方法的應用場景圖；
[0055]圖6為一個實施例中的機器人跟蹤方法的時序圖；
[0056]圖7為一個實施例中基于？10算法對距離進行修正的示意圖；
[0057]圖8為一個實施例中的機器人跟蹤方法的應用場景示意圖；
[0058]圖9為一個實施例中的機器人跟蹤系統的結構示意圖；
[0059]圖10為一個實施例中的機器人跟蹤系統的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0060]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0061〕 參見圖1，在一個實施例中，提供了一種機器人跟蹤方法。該方法可以應用在室內、室外機器人表演或教學等應用場景中，在這些場景中，出于表演或教學的需求，機器人之間會作出相互跟蹤的動作。在本實施例中，該方法包括下列流程:
[0062]步驟101，目標機器人發射光信號。
[0063]具體的，本實施例中的機器人跟蹤是基于二維平面內的相互跟蹤。在跟蹤機器人跟蹤目標機器人之間，跟蹤機器人需要對目標機器人進行定位。目標機器人通過光發射模塊發射出一定波長的光信號，根據波長的范圍，該光信號可以是紅外光信號、紫外光信號、可見光信號中的任意一種。當跟蹤機器人接收到該波長范圍的光信號，根據預先的約定，就可以確認是目標機器人所發出的光信號。
[0064]步驟102，跟蹤機器人接收光信號，并確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位。
[0065]具體的，跟蹤機器人通過光接收模塊接收目標機器人發射的光信號，該光接收模塊接收光線的波長范圍與目標機器人發射波長相對應。例如，目標機器人發射的光信號為紅外光信號時，跟蹤機器人的光接收模塊接收波長范圍為760=0至1皿，此時光接收模塊可以選用？0^88:1^6061:6(^01'，被動式紅外探測器)或紅外攝像頭。同理，目標機器人也可以發射紅、橙、黃、綠等單色可見光，跟蹤機器人的光接收模塊能夠接收對應單色光，或者該光接收模塊為通用的光接收器件，可接收整個可見光波長范圍的光信號。跟蹤機器人接收到目標機器人發射的光信號之后，可以根據光接收模塊預先安放在跟蹤機器人上的位置，來確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位。例如，跟蹤機器人可以但不限于通過環繞在跟蹤機器人四周的多個光接收模塊去接收光信號，例如跟蹤機器人前、后、左、右方向各安裝一個光接收模塊，當后方的光接收模塊接收到目標機器人發射的光信號，就可以確定目標機器人在跟蹤機器人的“后方”。此外，在其它實施方式中，光接收模塊之間還可以設置為更小的間隔角度，以提高相對方位判斷的精確度。光接收模塊還可以設置為環狀結構光接收器件，在環狀光接收器件上標記不同的方位角度，根據環狀接收器件接收光信號的位置，就可以對應確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位。
[0066]步驟103，跟蹤機器人根據相對方位，利用超聲波進行測距得到與目標機器人之間的距離，并向目標機器人移動直至預設距離。
[0067]具體的，在本實施例中，跟蹤機器人確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位后，利用超聲波測距技術向該相對方位發射超聲波，從而測量出目標機器人和跟蹤機器人之間的距離，也就精確定位出目標機器人相對于跟蹤機器人的位置。之后，跟蹤機器人可以驅動自身的電機，向目標機器人進行移動直至預設距離。達到該預設距離后，跟蹤機器人可以停止目標機器人，目標機器人停止發射光信號，降低能源消耗。此外，目標機器人和跟蹤機器人都可以內置無線通信模塊，當達到默認距離，跟蹤機器人還可以通知目標機器人繼續按照默認的運動軌跡運動一段距離，跟蹤機器人再次進行跟蹤，從而實現跟蹤機器人和目標機器人之間的循環跟蹤。
[0068]在本實施例中，目標機器人可以是靜止的，也可以是按照默認的程序，根據預定義的運動軌跡進行運動。若目標機器人為靜止的，跟蹤機器人在定位目標機器人后，以直線向目標機器人進行移動。若目標機器人也是實時運動的，跟蹤機器人依照默認的頻率定位目標機器人，每一次定位瞬間可假定目標機器人為靜止狀態，并向目標機器人進行移動，從而最終跟蹤機器人以曲線式向目標機器人進行靠近。
[0069]在本實施例中，目標機器人發射光信號，跟蹤機器人接收到光信號，確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位，再利用超聲波進行測距，確定目標機器人位置，相對于基站定位等方式，這里通過光信號和超聲波進行定位，降低了實現成本。
[0070]參見圖2，在一個實施例中，提供了一種機器人跟蹤方法。該方法可以應用在諸如室內、室外機器人表演或教學等應用場景中。在本實施例中，該方法包括:
[0071]步驟201，預定義目標機器人和跟蹤機器人。
[0072]具體的，在一些機器人簡單表演應用場景中，通常預先定義好目標機器人和跟蹤機器人。如圖3所示，301為被跟蹤的目標機器人的平面俯視示意圖，302為跟蹤機器人的平面俯視示意圖。目標機器人301和跟蹤機器人302根據地位的不同，安裝了不同的設備。目標機器人301內置了控制模塊(圖中未示出，例如可以是？?以、0^0等)，并設有自旋轉裝置3011，在自旋轉裝置3011上方設置有光發射模塊3012，光發射模塊3012與控制模塊電連接。當自旋轉裝置3011按照一定的角速度自轉時，光發射模塊3012就可以向不同方向發射光信號，該光信號可以但不限于是紅外光信號。跟蹤機器人內置控制模塊(未示出)，并且設有環繞在跟蹤機器人四周的的多個光接收模塊3021，跟蹤機器人302還設有向某一方向(例如向跟蹤機器人的前方)進行測距的超聲波測距模塊3022。當然，跟蹤機器人設有機械運動模塊，例如包含電機、滾輪等裝置，能夠使得跟蹤機器人執行轉向、移動等動作，從而跟蹤目標機器人。目標機器人可以不設有機械運動模塊，保持靜止，也可以安裝機械運動模塊，從而能夠根據預定義的運動軌跡進行運動。此外，目標機器人和跟蹤機器人還可以進一步設置無線通信模塊，進行交互。
[0073]步驟202，目標機器人發射光信號。
[0074]具體的，目標機器人301在發射光信號之間，由內置的控制模塊按預先約定的編譯碼協議進行編碼，得到目標機器人對應的機器人標識。目標機器人再通過安裝在自旋轉裝置3011上的光發射模塊3012發射對應于該機器人標識(電信號)的光信號。
[0075]步驟203，跟蹤機器人接收光信號，并確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位。
[0076]具體的，參見圖3，跟蹤機器人302通過環繞在跟蹤機器人四周的多個光接收模塊來接收光信號(在圖中示意性繪出四個光接收模塊當其中一個光接收模塊3021接收到光信號后，跟蹤機器人的控制模塊依據編譯碼協議，將光信號轉換為目標機器人的機器人標識，從而識別出接收到了目標機器人發出的光信號。此時，跟蹤機器人根據接收到光信號的光接收模塊3021的位置，以及自身超聲波探測方向，確定出目標機器人相對于跟蹤機器人的轉角，如圖3所示，該轉角為跟蹤機器人超聲波探測方向與目標機器人光信號發射方向的夾角。
[0077]步驟204，跟蹤機器人根據相對方位，利用超聲波進行測距得到與目標機器人之間的距離，并向目標機器人移動直至預設距離。
[0078]具體的，如圖3，跟蹤機器人302確定目標機器人相對于跟蹤機器人302的轉角后，跟蹤機器人302驅動機械運動模塊根據該轉角進行轉動，將超聲波探測方向對準目標機器人301，并進行定向測距，從而得到目標機器人301的相對位置。
[0079]跟蹤機器人302確定目標機器人301的位置后，根據默認距離，基于？10(比例-積分-微分)算法，控制跟蹤機器人向目標機器人進行移動。算法的原理圖如圖7所示，圖中與目標距離的設定值(預設距離)為跟蹤機器人跟蹤到目標機器人的距離。61⑴為預設距離與超聲波測距模塊測得的距離的差值，對該差值進行比例、積分、微分運算，近似認為輸出與輸入誤差成比例關系，并消除系統穩態誤差、抑制誤差的超前變化，從而控制電機使跟蹤機器人向目標機器人前進相應的距離。
[0080]當達到預設距離后，跟蹤機器人可以停止目標機器人，目標機器人停止發射光信號，降低能源消耗。
[0081]參見圖4，在一個實施例中提供了另一種機器人跟蹤方法。該方法包括:
[0082]步驟401，從兩機器人中確定出目標機器人和跟蹤機器人。
[0083]具體的，本實施例的應用場景圖如圖5所示，501為機器人1502為機器人8。機器人八和機器人8具有相同的結構，都內置了控制芯片，分別設有自旋轉裝置5011和5021。自旋轉裝置5011上設有光發射模塊5012，自旋轉裝置5021上設置了光發射模塊5022。機器人4設有環繞機器人4的多個光接收模塊5013，機器人8設有環繞機器人8的多個光接收模塊5023。機器人纟和機器人8分別設有定向測距的超聲波測距模塊5014和5024，測距方向例如可以是機器人的正面。機器人八和8都設有機械運動模塊，能夠在運動中相互跟蹤。且機器人八和8設置了無線通信模塊，能夠在跟蹤過程中進行無線交互。
[0084]從兩機器人八和8中確定出目標機器人和跟蹤機器人，可以按如下機制來實現:
[0085]機器人八和8的自旋轉裝置進行自轉，其各自的控制模塊進行編碼，得到各自的機器人標識，光發射模塊發射出對應于各自機器人標識的光信號。機器人八和8的光接收模塊實時接收光信號。當某時刻，機器人8的光接收模塊接收到機器人八發射的光信號，則機器人八作為目標機器人，機器人8作為跟蹤機器人。同理，若機器人八接收到8發射的光信號，則機器人八作為跟蹤機器人。在本實施例中，以機器人八為目標機器人，機器人8作為跟蹤機器人，相反的情形，其工作原理類似，不再贅述。
[0086]步驟402，目標機器人發射光信號。
[0087]具體的，目標機器人(機器人八)發射的光信號被跟蹤機器人(機器人8)接收到之后，跟蹤機器人通過無線通信，通知目標機器人停止自旋轉裝置5011的自轉，但目標機器人的光發射模塊5014繼續定向發射光信號。
[0088]步驟203，跟蹤機器人接收光信號，并確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位。
[0089]具體的，參見圖5，跟蹤機器人502通過環繞在跟蹤機器人四周的多個光接收模塊來接收光信號(在圖中示意性繪出四個光接收模塊當其中一個光接收模塊5023接收到光信號后，跟蹤機器人的控制模塊依據編譯碼協議，將光信號轉換為目標機器人的機器人標識，從而識別出接收到了目標機器人發出的光信號。此時，跟蹤機器人根據接收到光信號的光接收模塊5023的位置，以及自身超聲波探測方向，確定出目標機器人相對于跟蹤機器人的轉角，如圖5所示，該轉角為跟蹤機器人超聲波探測方向與目標機器人光信號發射方向的夾角。
[0090]步驟204，跟蹤機器人根據相對方位，利用超聲波進行測距得到與目標機器人之間的距離，并向目標機器人移動直至預設距離。
[0091]具體的，如圖5，跟蹤機器人502確定目標機器人501相對于跟蹤機器人502的轉角后，跟蹤機器人502驅動機械運動模塊根據該轉角進行轉動，將超聲波探測方向對準目標機器人501，并進行定向測距，從而得到目標機器人501的相對位置。
[0092]跟蹤機器人502確定目標機器人501的位置后，根據默認距離，基于？10(比例-積分-微分)算法，控制跟蹤機器人向目標機器人進行移動。算法的原理圖如圖7所示，圖中與目標距離的設定值(預設距離)為跟蹤機器人跟蹤到目標機器人的距離。61⑴為預設距離與超聲波測距模塊測得的距離的差值，對該差值進行比例、積分、微分運算，近似認為輸出與輸入誤差成比例關系，并消除系統穩態誤差、抑制誤差的超前變化，從而控制電機使跟蹤機器人向目標機器人前進相應的距離。
[0093]在本實施例中，目標機器人501停止自旋轉裝置的自轉，定向發射光信號，在跟蹤機器人502向目標機器人501移動過程中，跟蹤機器人502實時接收目標機器人501發射的光信號，并基于算法，對轉角進行修正010算法的原理與圖7類似，在此不詳細分析)。本實施例中，基于算法，對距離和轉角同時進行修正，保證了跟蹤機器人502在運動過程中更加精確，從而不會走偏。
[0094]當達到預設距離后，跟蹤機器人可以停止目標機器人，目標機器人停止發射光信號，降低能源消耗。此外，在其它可選的實施方式中，當達到預設距離后，跟蹤機器人可以通過無線通信模塊，通知目標機器人繼續運動一段距離，跟蹤機器人繼續本實施例介紹的上述跟蹤過程。
[0095]本實施例中的機器人跟蹤方法，機器人八和機器人8的交互時序圖，在圖6中，機器人8先接收到機器人八發出的光(紅外)信號，則機器人8作為跟蹤機器人，機器人八作為目標機器人。反過來，若機器人八先接收到機器人8發出的光信號，則機器人八作為跟蹤機器人，其交互時序與圖6相類似，在此不作贅述。
[0096]如圖6所示，機器人X與機器人8的交互時序包括:
[0097]60匕，機器人八的自旋進行自轉，同時發射紅外信號(這里以紅外信號為例，其它光譜信號也可以
[0098]601^機器人8的自旋進行自轉，同時發射紅外信號。
[0099]602，機器人8接收到4發射的紅外信號。
[0100]603，機器人8通過無線向八發送回應信號。
[0101〕 6048,機器人八接收到響應信號，停止自旋轉裝置的自轉，但保持定向發射紅外信號。
[0102]60仙，機器人8根據接收到紅外信號的光接收模塊的位置，以及超聲波探測方向，計算轉角。
[0103]605，機器人8根據轉角進行轉動，將超聲波探測方向對轉機器人八。
[0104]606^機器人八利用超聲波進行定向測距。
[0105]6066，機器人8利用超聲波進行定向測距。
[0106]607，機器人4和機器人8通過無線通信，比較測距結果，當誤差在設定范圍內，確定機器人八與8為正面相對，否則，返回6013和60化重新確定目標機器人和跟蹤機器人，由此，進一步保證跟蹤路徑的精確，減少跟蹤偏差。
[0107]608，機器人8根據預設距離(該距離，認為8已經追蹤到八)，基于？10算法向機器人八移動。
[0108]609，機器人8實時接收機器人八發射的紅外信號，基于？10算法修正轉角。
[0109]610，達到預設距離后，機器人8通過無線向機器人八發送確認信號。
[0110]6113，機器人八收到確認信號,停止發射紅外信號。
[0111]611)3，機器人8停止跟蹤機器人八。
[0112]參見圖8，在一個實施例中，提供了一種機器人跟蹤方法的應用場景。在本實施例中，有一個目標機器人，跟蹤機器人包括至少一個機器人:跟蹤機器人1、跟蹤機器人2......跟蹤機器人II等。在本實施例中，跟蹤機器人1至II按照不同時間段來跟蹤目標機器人。例如，先由跟蹤機器人1跟蹤目標機器人，當跟蹤機器人1與目標機器人達到默認距離后，跟蹤機器人1停止運動。目標機器人通過無線通知跟蹤機器人2繼續上述跟蹤......在本實施例中，跟蹤機器人1至II對目標機器人進行跟蹤，其原理與前述實施例相類似，在此不再贅述。
[0113]參見圖9，在一個實施例中，提供了一種機器人跟蹤系統。該系統包括目標機器人901和跟蹤機器人902。目標機器人901包括控制模塊9011和光發射模塊9012。跟蹤機器人包括控制模塊9021、光接收模塊9022、超聲波測距模塊9023和機械運動模塊9024。在本實施例中，目標機器人901和跟蹤機器人902還可以進一步包括無線通信模塊9013和9025，用于兩機器人之間的無線通信。目標機器人901的光發射模塊9012，用于發射光信號。光發射模塊9012可以但不限于安裝在目標機器人901的一自旋轉裝置上，如此目標機器人901就可以按照一定的角速度向二維平面外發射光信號，以供跟蹤機器人進行接收。目標機器人901通過光發射模塊9012發射出一定波長的光信號，根據波長的范圍，該光信號可以是紅外光信號、紫外光信號、可見光信號中的任意一種。
[0114]跟蹤機器人902的光接收模塊9022，用于接收光信號。跟蹤機器人902通過光接收模塊9022接收目標機器人901發射的光信號，該光接收模塊接收光線的波長范圍與目標機器人發射波長相對應。例如，目標機器人發射的光信號為紅外光信號時跟蹤機器人的光接收模塊接收波長范圍為76011111至1111111,此時光接收模塊可以選用11^1^1*6(106七6巧01'，被動式紅外探測器)或紅外攝像頭。同理，目標機器人也可以發射紅、橙、黃、綠等單色可見光，跟蹤機器人的光接收模塊能夠接收對應單色光，或者該光接收模塊為通用的光接收器件，可接收整個可見光波長范圍的光信號。
[0115]跟蹤機器人902的控制模塊9021，用于確定目標機器人901相對于跟蹤機器人902的相對方位。跟蹤機器人接收到目標機器人發射的光信號之后，可以根據光接收模塊預先安放在跟蹤機器人上的位置，來確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位。例如，跟蹤機器人可以但不限于通過環繞在跟蹤機器人四周的多個光接收模塊去接收光信號，例如跟蹤機器人前、后、左、右方向各安裝一個光接收模塊，當后方的光接收模塊接收到目標機器人發射的光信號，就可以確定目標機器人在跟蹤機器人的“后方”。此外，在其它實施方式中，光接收模塊之間還可以設置為更小的間隔角度，以提高相對方位判斷的精確度。光接收模塊還可以設置為環狀結構光接收器件，在環狀光接收器件上標記不同的方位角度，根據環狀接收器件接收光信號的位置，就可以對應確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位。
[0116]跟蹤機器人902的超聲波測距模塊9023，用于進行測距。跟蹤機器人902的控制模塊9021，還用于控制機械運動模塊9024，驅動跟蹤機器人902向目標機器人901移動直至預設距離。跟蹤機器人確定目標機器人相對于跟蹤機器人的相對方位后，利用超聲波測距技術向該相對方位發射超聲波，從而測量出目標機器人和跟蹤機器人之間的距離，也就精確定位出目標機器人相對于跟蹤機器人的位置。之后，跟蹤機器人可以驅動自身的電機，向目標機器人進行移動直至預設距離。達到該預設距離后，跟蹤機器人可以通過無線通信模塊9025發送通知信號給目標機器人的無線通信模塊9013，目標機器人在收到通知信號后停止發射光信號，降低能源消耗。
[0117]參見圖10，在一個實施例中，提供了一種機器人跟蹤系統。該機器人系統包括目標機器人和跟蹤機器人。目標機器人和跟蹤機器人結構相同，均包括控制模塊、光發射模塊、光接收模塊、超聲波測距模塊、機械運動模塊和無線通信模塊。目標機器人和跟蹤機器人可以由程序預定義，或者根據光信號接收的先后，從兩機器人中確定出目標機器人和跟蹤機器人。
[0118]在本實施例中，光發射模塊安裝在目標機器人的一自旋轉裝置上。目標機器人的控制模塊進行編碼，得到目標機器人對應的機器人標識，并通過安裝在自旋轉裝置上的光發射模塊發射對應于機器人標識的光信號。
[0119]本實施例中，跟蹤機器人的光接收模塊為環繞在跟蹤機器人四周的多個光接收模塊。跟蹤機器人在接收到目標機器人發射的光信號后，根據接收到光信號的光接收模塊的位置以及超聲波探測方向，確定目標機器人相對于跟蹤機器人的轉角，該轉角為跟蹤機器人超聲波探測方向與目標機器人光信號發射方向的夾角。
[0120]跟蹤機器人的控制模塊，進一步根據轉角，控制跟蹤機器人進行轉動，將超聲波探測方向對準所述目標機器人，并利用超聲波測距模塊進行測距。
[0121]本實施例中，跟蹤機器人的控制模塊，還根據默認距離，基于？10算法，控制跟蹤機器人向目標機器人移動。
[0122]可選的，在跟蹤機器人接收到目標機器人發射的光信號之后，跟蹤機器人通過無線通信模塊，通知目標機器人停止自旋轉裝置的自轉。在跟蹤機器人在向目標機器人移動過程中，跟蹤機器人的光接收模塊，還用于實時接收光信號；跟蹤機器人的控制模塊，還用于基于？10算法，對轉角進行修正。
[0123]本實施例中，目標機器人可以是靜止，也可以由其控制模塊，控制機械運動模塊，根據預定義的運動軌跡進行運動。
[0124]在一個實施例中，跟蹤機器人還可以包括至少一個機器人，不同的機器人在不同的時間段對目標機器人進行跟蹤。
[0125]本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁盤、光盤、只讀存儲內存￠621(1-01117 1611101*7，^01)或隨機存儲內存^00688161110等。
[0126]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種機器人跟蹤方法，其特征在于，所述方法包括: 目標機器人發射光信號； 跟蹤機器人接收所述光信號，并確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的相對方位； 所述跟蹤機器人根據所述相對方位，利用超聲波進行測距得到與所述目標機器人之間的距離，并向所述目標機器人移動直至預設距離。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述目標機器人發射光信號的步驟之前，所述方法還包括: 預定義所述目標機器人和所述跟蹤機器人；或 從兩機器人中確定出所述目標機器人和所述跟蹤機器人。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目標機器人發射光信號的步驟包括: 所述目標機器人通過安裝在一自旋轉裝置上的光發射模塊發射光信號；所述方法還包括: 所述目標機器人進行編碼，得到所述目標機器人對應的機器人標識，所述目標機器人通過安裝在一自旋轉裝置上的光發射模塊發射對應于所述機器人標識的光信號。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述跟蹤機器人接收所述光信號，并確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的相對方位的步驟，包括: 所述跟蹤機器人通過環繞在所述跟蹤機器人四周的光接收模塊接收所述光信號； 所述跟蹤機器人根據所述光接收模塊的位置，確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的轉角，所述轉角為所述跟蹤機器人超聲波探測方向與所述目標機器人光信號發射方向的夾角。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述跟蹤機器人根據所述相對方位，利用超聲波進行測距得到與所述目標機器人之間的距離，并向所述目標機器人移動至默認的距離的步驟，包括: 所述跟蹤機器人根據所述轉角進行轉動，將超聲波探測方向對準所述目標機器人，并進行測距； 所述跟蹤機器人根據所述預設距離，基于PID算法，控制所述跟蹤機器人向所述目標機器人移動。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 在所述跟蹤機器人接收到所述目標機器人發射的光信號之后，所述跟蹤機器人通過無線通信，通知所述目標機器人停止所述自旋轉裝置的自轉； 在所述跟蹤機器人向所述目標機器人移動過程中，所述跟蹤機器人實時接收所述目標機器人發射的光信號，并基于PID算法，對所述轉角進行修正。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述光信號為紅外光信號、紫外光信號、可見光信號中的任意一種；所述跟蹤機器人包括至少一個機器人。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標機器人根據預定義的運動軌跡進行運動。
9.一種機器人跟蹤系統，其特征在于，所述系統包括目標機器人和跟蹤機器人；所述目標機器人包括控制模塊和光發射模塊；所述跟蹤機器人包括控制模塊、光接收模塊、超聲波測距模塊和機械運動模塊； 所述目標機器人的光發射模塊，用于發射光信號； 所述跟蹤機器人的光接收模塊，用于接收所述光信號； 所述跟蹤機器人的控制模塊，用于確定所述目標機器人相對于所述跟蹤機器人的相對方位； 所述跟蹤機器人的超聲波測距模塊，用于進行測距得到與所述目標機器人之間的距離； 所述跟蹤機器人的控制模塊，還用于控制所述機械運動模塊，驅動所述跟蹤機器人向所述目標機器人移動直至預設距離。
10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，所述目標機器人和所述跟蹤機器人均包括控制模塊、光發射模塊、光接收模塊、超聲波測距模塊和機械運動模塊； 所述目標機器人和所述跟蹤機器人由程序預定義；或根據光信號接收的先后，從兩機器人中確定出所述目標機器人和所述跟蹤機器人； 所述目標機器人和所述跟蹤機器人還均包括無線通信模塊，用于兩機器人之間的無線通信。
【文檔編號】G05D1/12GK104407622SQ201410287533
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】成明軒, 嚴易鋒, 張暉, 丁小崗, 嚴建國 申請人:嘉興市德寶威微電子有限公司