机器人跟踪方法和系统的制作方法

机器人跟踪方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种机器人跟踪方法。所述方法包括：目标机器人发射光信号；跟踪机器人接收所述光信号，并确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的相对方位；所述跟踪机器人根据所述相对方位，利用超声波进行测距得到与所述目标机器人之间的距离，并向所述目标机器人移动直至预设距离。本发明还相应公开了一种机器人跟踪系统。应用本发明技术方案，能够在机器人教学、表演等应用场景中，降低实现定位跟踪的成本。
【专利说明】机器人跟踪方法和系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及人工智能【技术领域】，特别是涉及一种机器人跟踪方法和系统。

【背景技术】
[0002]随着人工智能技术的发展，机器人越来越多地应用到各种场景中。例如，目前已经出现了作为教学用途、娱乐用途的机器人，人们可以利用机器人进行节目表演等活动。
[0003]在机器人教学、表演的场景中，可能会出现一种机器人相互跟踪的需要。而目前的跟踪技术，首先必须定位，通常有基站定位、惯性定位等技术，而这些技术依赖无线基站等多种外设，实现成本比较高，应用在机器人教学、表演场景中定位跟踪效果并不理想。


【发明内容】

[0004]基于此，有必要提供一种机器人跟踪方法和系统，能够在机器人教学、表演等应用场景中，降低实现定位跟踪的成本。
[0005]一种机器人跟踪方法，包括:
[0006]目标机器人发射光信号；
[0007]跟踪机器人接收所述光信号，并确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的相对方位；
[0008]所述跟踪机器人根据所述相对方位，利用超声波进行测距得到与所述目标机器人之间的距离，并向所述目标机器人移动直至预设距离。
[0009]在一个实施例中，在所述目标机器人发射光信号的步骤之前，所述方法还包括:
[0010]预定义所述目标机器人和所述跟踪机器人；或
[0011]从两机器人中确定出所述目标机器人和所述跟踪机器人。
[0012]在一个实施例中，所述目标机器人发射光信号的步骤包括:
[0013]所述目标机器人通过安装在一自旋转装置上的光发射模块发射光信号。
[0014]在一个实施例中，所述方法还包括:
[0015]所述目标机器人进行编码，得到所述目标机器人对应的机器人标识，所述目标机器人通过安装在一自旋转装置上的光发射模块发射对应于所述机器人标识的光信号。
[0016]在一个实施例中，所述跟踪机器人接收所述光信号，并确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的相对方位的步骤，包括:
[0017]所述跟踪机器人通过环绕在所述跟踪机器人四周的光接收模块接收所述光信号；
[0018]所述跟踪机器人根据所述光接收模块的位置，确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的转角，所述转角为所述跟踪机器人超声波探测方向与所述目标机器人光信号发射方向的夹角。
[0019]在一个实施例中，所述跟踪机器人根据所述相对方位，利用超声波进行测距得到与所述目标机器人之间的距离，并向所述目标机器人移动至默认的距离的步骤，包括:
[0020]所述跟踪机器人根据所述转角进行转动，将超声波探测方向对准所述目标机器人，并进行测距；
[0021]所述跟踪机器人根据所述预设距离，基于？10算法，控制所述跟踪机器人向所述目标机器人移动。
[0022]在一个实施例中，所述方法还包括:
[0023]在所述跟踪机器人接收到所述目标机器人发射的光信号之后，所述跟踪机器人通过无线通信，通知所述目标机器人停止所述自旋转装置的自转；
[0024]在所述跟踪机器人向所述目标机器人移动过程中，所述跟踪机器人实时接收所述目标机器人发射的光信号，并基于算法，对所述转角进行修正。
[0025]在一个实施例中，所述光信号为红外光信号、紫外光信号、可见光信号中的任意一种。
[0026]在一个实施例中，所述跟踪机器人包括至少一个机器人。
[0027]在一个实施例中，所述目标机器人根据预定义的运动轨迹进行运动。
[0028]一种机器人跟踪系统，包括目标机器人和跟踪机器人；所述目标机器人包括控制模块和光发射模块；所述跟踪机器人包括控制模块、光接收模块、超声波测距模块和机械运动模块；
[0029]所述目标机器人的光发射模块，用于发射光信号；
[0030]所述跟踪机器人的光接收模块，用于接收所述光信号；
[0031]所述跟踪机器人的控制模块，用于确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的相对方位；
[0032]所述跟踪机器人的超声波测距模块，用于进行测距得到与所述目标机器人之间的距离；
[0033]所述跟踪机器人的控制模块，还用于控制所述机械运动模块，驱动所述跟踪机器人向所述目标机器人移动直至预设距离。
[0034]在一个实施例中，所述目标机器人和所述跟踪机器人均包括控制模块、光发射模块、光接收模块、超声波测距模块和机械运动模块；
[0035]所述目标机器人和所述跟踪机器人由程序预定义；或根据光信号接收的先后，从两机器人中确定出所述目标机器人和所述跟踪机器人。
[0036]在一个实施例中，所述光发射模块安装在所述目标机器人的一自旋转装置上。
[0037]在一个实施例中，所述目标机器人的控制模块还用于进行编码，得到所述目标机器人对应的机器人标识，并通过安装在自旋转装置上的光发射模块发射对应于所述机器人标识的光信号。
[0038]在一个实施例中，所述光接收模块为环绕在所述跟踪机器人四周的光接收模块；
[0039]所述跟踪机器人的控制模块，用于根据所述光接收模块的位置，确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的转角，所述转角为所述跟踪机器人超声波探测方向与所述目标机器人光信号发射方向的夹角。
[0040]在一个实施例中，所述跟踪机器人的控制模块，还用于根据所述转角，控制所述跟踪机器人进行转动，将超声波探测方向对准所述目标机器人，并进行测距；
[0041]所述控制模块，还用于根据所述预设距离，基于？10算法，控制所述跟踪机器人向所述目标机器人移动。
[0042]在一个实施例中，所述目标机器人和所述跟踪机器人还包括无线通信模块；
[0043]在所述跟踪机器人接收到所述目标机器人发射的光信号之后，所述跟踪机器人通过无线通信模块，通知所述目标机器人停止所述自旋转装置的自转；
[0044]所述跟踪机器人在向所述目标机器人移动过程中，所述跟踪机器人的光接收模块，还用于实时接收光信号；所述跟踪机器人的控制模块，用于基于？10算法，对所述转角进行修正。
[0045]在一个实施例中，所述光发射模块，用于发射红外光信号、紫外光信号、可见光信号中的任意一种。
[0046]在一个实施例中，所述跟踪机器人包括至少一个机器人。
[0047]在一个实施例中，所述目标机器人还包括机械运动模块；
[0048]所述目标机器人的控制模块，还用于控制所述机械运动模块，根据预定义的运动轨迹进行运动。
[0049]上述机器人跟踪方法和系统，目标机器人发射光信号，跟踪机器人接收到光信号，确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位，再利用超声波进行测距，确定目标机器人位置，相对于基站定位元等方式，这里通过光信号和超声波进行定位，降低了实现成本。

【专利附图】

【附图说明】
[0050]图1为一个实施例中的机器人跟踪方法的流程示意图；
[0051]图2为一个实施例中的机器人跟踪方法的流程示意图；
[0052]图3为一个实施例中的机器人跟踪方法的应用场景图；
[0053]图4为一个实施例中的机器人跟踪方法的流程示意图；
[0054]图5为一个实施例中的机器人跟踪方法的应用场景图；
[0055]图6为一个实施例中的机器人跟踪方法的时序图；
[0056]图7为一个实施例中基于？10算法对距离进行修正的示意图；
[0057]图8为一个实施例中的机器人跟踪方法的应用场景示意图；
[0058]图9为一个实施例中的机器人跟踪系统的结构示意图；
[0059]图10为一个实施例中的机器人跟踪系统的结构示意图。

【具体实施方式】
[0060]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0061〕 参见图1，在一个实施例中，提供了一种机器人跟踪方法。该方法可以应用在室内、室外机器人表演或教学等应用场景中，在这些场景中，出于表演或教学的需求，机器人之间会作出相互跟踪的动作。在本实施例中，该方法包括下列流程:
[0062]步骤101，目标机器人发射光信号。
[0063]具体的，本实施例中的机器人跟踪是基于二维平面内的相互跟踪。在跟踪机器人跟踪目标机器人之间，跟踪机器人需要对目标机器人进行定位。目标机器人通过光发射模块发射出一定波长的光信号，根据波长的范围，该光信号可以是红外光信号、紫外光信号、可见光信号中的任意一种。当跟踪机器人接收到该波长范围的光信号，根据预先的约定，就可以确认是目标机器人所发出的光信号。
[0064]步骤102，跟踪机器人接收光信号，并确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位。
[0065]具体的，跟踪机器人通过光接收模块接收目标机器人发射的光信号，该光接收模块接收光线的波长范围与目标机器人发射波长相对应。例如，目标机器人发射的光信号为红外光信号时，跟踪机器人的光接收模块接收波长范围为760=0至1皿，此时光接收模块可以选用？0^88:1^6061:6(^01'，被动式红外探测器)或红外摄像头。同理，目标机器人也可以发射红、橙、黄、绿等单色可见光，跟踪机器人的光接收模块能够接收对应单色光，或者该光接收模块为通用的光接收器件，可接收整个可见光波长范围的光信号。跟踪机器人接收到目标机器人发射的光信号之后，可以根据光接收模块预先安放在跟踪机器人上的位置，来确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位。例如，跟踪机器人可以但不限于通过环绕在跟踪机器人四周的多个光接收模块去接收光信号，例如跟踪机器人前、后、左、右方向各安装一个光接收模块，当后方的光接收模块接收到目标机器人发射的光信号，就可以确定目标机器人在跟踪机器人的“后方”。此外，在其它实施方式中，光接收模块之间还可以设置为更小的间隔角度，以提高相对方位判断的精确度。光接收模块还可以设置为环状结构光接收器件，在环状光接收器件上标记不同的方位角度，根据环状接收器件接收光信号的位置，就可以对应确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位。
[0066]步骤103，跟踪机器人根据相对方位，利用超声波进行测距得到与目标机器人之间的距离，并向目标机器人移动直至预设距离。
[0067]具体的，在本实施例中，跟踪机器人确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位后，利用超声波测距技术向该相对方位发射超声波，从而测量出目标机器人和跟踪机器人之间的距离，也就精确定位出目标机器人相对于跟踪机器人的位置。之后，跟踪机器人可以驱动自身的电机，向目标机器人进行移动直至预设距离。达到该预设距离后，跟踪机器人可以停止目标机器人，目标机器人停止发射光信号，降低能源消耗。此外，目标机器人和跟踪机器人都可以内置无线通信模块，当达到默认距离，跟踪机器人还可以通知目标机器人继续按照默认的运动轨迹运动一段距离，跟踪机器人再次进行跟踪，从而实现跟踪机器人和目标机器人之间的循环跟踪。
[0068]在本实施例中，目标机器人可以是静止的，也可以是按照默认的程序，根据预定义的运动轨迹进行运动。若目标机器人为静止的，跟踪机器人在定位目标机器人后，以直线向目标机器人进行移动。若目标机器人也是实时运动的，跟踪机器人依照默认的频率定位目标机器人，每一次定位瞬间可假定目标机器人为静止状态，并向目标机器人进行移动，从而最终跟踪机器人以曲线式向目标机器人进行靠近。
[0069]在本实施例中，目标机器人发射光信号，跟踪机器人接收到光信号，确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位，再利用超声波进行测距，确定目标机器人位置，相对于基站定位等方式，这里通过光信号和超声波进行定位，降低了实现成本。
[0070]参见图2，在一个实施例中，提供了一种机器人跟踪方法。该方法可以应用在诸如室内、室外机器人表演或教学等应用场景中。在本实施例中，该方法包括:
[0071]步骤201，预定义目标机器人和跟踪机器人。
[0072]具体的，在一些机器人简单表演应用场景中，通常预先定义好目标机器人和跟踪机器人。如图3所示，301为被跟踪的目标机器人的平面俯视示意图，302为跟踪机器人的平面俯视示意图。目标机器人301和跟踪机器人302根据地位的不同，安装了不同的设备。目标机器人301内置了控制模块(图中未示出，例如可以是？?以、0^0等)，并设有自旋转装置3011，在自旋转装置3011上方设置有光发射模块3012，光发射模块3012与控制模块电连接。当自旋转装置3011按照一定的角速度自转时，光发射模块3012就可以向不同方向发射光信号，该光信号可以但不限于是红外光信号。跟踪机器人内置控制模块(未示出)，并且设有环绕在跟踪机器人四周的的多个光接收模块3021，跟踪机器人302还设有向某一方向(例如向跟踪机器人的前方)进行测距的超声波测距模块3022。当然，跟踪机器人设有机械运动模块，例如包含电机、滚轮等装置，能够使得跟踪机器人执行转向、移动等动作，从而跟踪目标机器人。目标机器人可以不设有机械运动模块，保持静止，也可以安装机械运动模块，从而能够根据预定义的运动轨迹进行运动。此外，目标机器人和跟踪机器人还可以进一步设置无线通信模块，进行交互。
[0073]步骤202，目标机器人发射光信号。
[0074]具体的，目标机器人301在发射光信号之间，由内置的控制模块按预先约定的编译码协议进行编码，得到目标机器人对应的机器人标识。目标机器人再通过安装在自旋转装置3011上的光发射模块3012发射对应于该机器人标识(电信号)的光信号。
[0075]步骤203，跟踪机器人接收光信号，并确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位。
[0076]具体的，参见图3，跟踪机器人302通过环绕在跟踪机器人四周的多个光接收模块来接收光信号(在图中示意性绘出四个光接收模块当其中一个光接收模块3021接收到光信号后，跟踪机器人的控制模块依据编译码协议，将光信号转换为目标机器人的机器人标识，从而识别出接收到了目标机器人发出的光信号。此时，跟踪机器人根据接收到光信号的光接收模块3021的位置，以及自身超声波探测方向，确定出目标机器人相对于跟踪机器人的转角，如图3所示，该转角为跟踪机器人超声波探测方向与目标机器人光信号发射方向的夹角。
[0077]步骤204，跟踪机器人根据相对方位，利用超声波进行测距得到与目标机器人之间的距离，并向目标机器人移动直至预设距离。
[0078]具体的，如图3，跟踪机器人302确定目标机器人相对于跟踪机器人302的转角后，跟踪机器人302驱动机械运动模块根据该转角进行转动，将超声波探测方向对准目标机器人301，并进行定向测距，从而得到目标机器人301的相对位置。
[0079]跟踪机器人302确定目标机器人301的位置后，根据默认距离，基于？10(比例-积分-微分)算法，控制跟踪机器人向目标机器人进行移动。算法的原理图如图7所示，图中与目标距离的设定值(预设距离)为跟踪机器人跟踪到目标机器人的距离。61⑴为预设距离与超声波测距模块测得的距离的差值，对该差值进行比例、积分、微分运算，近似认为输出与输入误差成比例关系，并消除系统稳态误差、抑制误差的超前变化，从而控制电机使跟踪机器人向目标机器人前进相应的距离。
[0080]当达到预设距离后，跟踪机器人可以停止目标机器人，目标机器人停止发射光信号，降低能源消耗。
[0081]参见图4，在一个实施例中提供了另一种机器人跟踪方法。该方法包括:
[0082]步骤401，从两机器人中确定出目标机器人和跟踪机器人。
[0083]具体的，本实施例的应用场景图如图5所示，501为机器人1502为机器人8。机器人八和机器人8具有相同的结构，都内置了控制芯片，分别设有自旋转装置5011和5021。自旋转装置5011上设有光发射模块5012，自旋转装置5021上设置了光发射模块5022。机器人4设有环绕机器人4的多个光接收模块5013，机器人8设有环绕机器人8的多个光接收模块5023。机器人纟和机器人8分别设有定向测距的超声波测距模块5014和5024，测距方向例如可以是机器人的正面。机器人八和8都设有机械运动模块，能够在运动中相互跟踪。且机器人八和8设置了无线通信模块，能够在跟踪过程中进行无线交互。
[0084]从两机器人八和8中确定出目标机器人和跟踪机器人，可以按如下机制来实现:
[0085]机器人八和8的自旋转装置进行自转，其各自的控制模块进行编码，得到各自的机器人标识，光发射模块发射出对应于各自机器人标识的光信号。机器人八和8的光接收模块实时接收光信号。当某时刻，机器人8的光接收模块接收到机器人八发射的光信号，则机器人八作为目标机器人，机器人8作为跟踪机器人。同理，若机器人八接收到8发射的光信号，则机器人八作为跟踪机器人。在本实施例中，以机器人八为目标机器人，机器人8作为跟踪机器人，相反的情形，其工作原理类似，不再赘述。
[0086]步骤402，目标机器人发射光信号。
[0087]具体的，目标机器人(机器人八)发射的光信号被跟踪机器人(机器人8)接收到之后，跟踪机器人通过无线通信，通知目标机器人停止自旋转装置5011的自转，但目标机器人的光发射模块5014继续定向发射光信号。
[0088]步骤203，跟踪机器人接收光信号，并确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位。
[0089]具体的，参见图5，跟踪机器人502通过环绕在跟踪机器人四周的多个光接收模块来接收光信号(在图中示意性绘出四个光接收模块当其中一个光接收模块5023接收到光信号后，跟踪机器人的控制模块依据编译码协议，将光信号转换为目标机器人的机器人标识，从而识别出接收到了目标机器人发出的光信号。此时，跟踪机器人根据接收到光信号的光接收模块5023的位置，以及自身超声波探测方向，确定出目标机器人相对于跟踪机器人的转角，如图5所示，该转角为跟踪机器人超声波探测方向与目标机器人光信号发射方向的夹角。
[0090]步骤204，跟踪机器人根据相对方位，利用超声波进行测距得到与目标机器人之间的距离，并向目标机器人移动直至预设距离。
[0091]具体的，如图5，跟踪机器人502确定目标机器人501相对于跟踪机器人502的转角后，跟踪机器人502驱动机械运动模块根据该转角进行转动，将超声波探测方向对准目标机器人501，并进行定向测距，从而得到目标机器人501的相对位置。
[0092]跟踪机器人502确定目标机器人501的位置后，根据默认距离，基于？10(比例-积分-微分)算法，控制跟踪机器人向目标机器人进行移动。算法的原理图如图7所示，图中与目标距离的设定值(预设距离)为跟踪机器人跟踪到目标机器人的距离。61⑴为预设距离与超声波测距模块测得的距离的差值，对该差值进行比例、积分、微分运算，近似认为输出与输入误差成比例关系，并消除系统稳态误差、抑制误差的超前变化，从而控制电机使跟踪机器人向目标机器人前进相应的距离。
[0093]在本实施例中，目标机器人501停止自旋转装置的自转，定向发射光信号，在跟踪机器人502向目标机器人501移动过程中，跟踪机器人502实时接收目标机器人501发射的光信号，并基于算法，对转角进行修正010算法的原理与图7类似，在此不详细分析)。本实施例中，基于算法，对距离和转角同时进行修正，保证了跟踪机器人502在运动过程中更加精确，从而不会走偏。
[0094]当达到预设距离后，跟踪机器人可以停止目标机器人，目标机器人停止发射光信号，降低能源消耗。此外，在其它可选的实施方式中，当达到预设距离后，跟踪机器人可以通过无线通信模块，通知目标机器人继续运动一段距离，跟踪机器人继续本实施例介绍的上述跟踪过程。
[0095]本实施例中的机器人跟踪方法，机器人八和机器人8的交互时序图，在图6中，机器人8先接收到机器人八发出的光(红外)信号，则机器人8作为跟踪机器人，机器人八作为目标机器人。反过来，若机器人八先接收到机器人8发出的光信号，则机器人八作为跟踪机器人，其交互时序与图6相类似，在此不作赘述。
[0096]如图6所示，机器人X与机器人8的交互时序包括:
[0097]60匕，机器人八的自旋进行自转，同时发射红外信号(这里以红外信号为例，其它光谱信号也可以
[0098]601^机器人8的自旋进行自转，同时发射红外信号。
[0099]602，机器人8接收到4发射的红外信号。
[0100]603，机器人8通过无线向八发送回应信号。
[0101〕 6048,机器人八接收到响应信号，停止自旋转装置的自转，但保持定向发射红外信号。
[0102]60仙，机器人8根据接收到红外信号的光接收模块的位置，以及超声波探测方向，计算转角。
[0103]605，机器人8根据转角进行转动，将超声波探测方向对转机器人八。
[0104]606^机器人八利用超声波进行定向测距。
[0105]6066，机器人8利用超声波进行定向测距。
[0106]607，机器人4和机器人8通过无线通信，比较测距结果，当误差在设定范围内，确定机器人八与8为正面相对，否则，返回6013和60化重新确定目标机器人和跟踪机器人，由此，进一步保证跟踪路径的精确，减少跟踪偏差。
[0107]608，机器人8根据预设距离(该距离，认为8已经追踪到八)，基于？10算法向机器人八移动。
[0108]609，机器人8实时接收机器人八发射的红外信号，基于？10算法修正转角。
[0109]610，达到预设距离后，机器人8通过无线向机器人八发送确认信号。
[0110]6113，机器人八收到确认信号,停止发射红外信号。
[0111]611)3，机器人8停止跟踪机器人八。
[0112]参见图8，在一个实施例中，提供了一种机器人跟踪方法的应用场景。在本实施例中，有一个目标机器人，跟踪机器人包括至少一个机器人:跟踪机器人1、跟踪机器人2......跟踪机器人II等。在本实施例中，跟踪机器人1至II按照不同时间段来跟踪目标机器人。例如，先由跟踪机器人1跟踪目标机器人，当跟踪机器人1与目标机器人达到默认距离后，跟踪机器人1停止运动。目标机器人通过无线通知跟踪机器人2继续上述跟踪......在本实施例中，跟踪机器人1至II对目标机器人进行跟踪，其原理与前述实施例相类似，在此不再赘述。
[0113]参见图9，在一个实施例中，提供了一种机器人跟踪系统。该系统包括目标机器人901和跟踪机器人902。目标机器人901包括控制模块9011和光发射模块9012。跟踪机器人包括控制模块9021、光接收模块9022、超声波测距模块9023和机械运动模块9024。在本实施例中，目标机器人901和跟踪机器人902还可以进一步包括无线通信模块9013和9025，用于两机器人之间的无线通信。目标机器人901的光发射模块9012，用于发射光信号。光发射模块9012可以但不限于安装在目标机器人901的一自旋转装置上，如此目标机器人901就可以按照一定的角速度向二维平面外发射光信号，以供跟踪机器人进行接收。目标机器人901通过光发射模块9012发射出一定波长的光信号，根据波长的范围，该光信号可以是红外光信号、紫外光信号、可见光信号中的任意一种。
[0114]跟踪机器人902的光接收模块9022，用于接收光信号。跟踪机器人902通过光接收模块9022接收目标机器人901发射的光信号，该光接收模块接收光线的波长范围与目标机器人发射波长相对应。例如，目标机器人发射的光信号为红外光信号时跟踪机器人的光接收模块接收波长范围为76011111至1111111,此时光接收模块可以选用11^1^1*6(106七6巧01'，被动式红外探测器)或红外摄像头。同理，目标机器人也可以发射红、橙、黄、绿等单色可见光，跟踪机器人的光接收模块能够接收对应单色光，或者该光接收模块为通用的光接收器件，可接收整个可见光波长范围的光信号。
[0115]跟踪机器人902的控制模块9021，用于确定目标机器人901相对于跟踪机器人902的相对方位。跟踪机器人接收到目标机器人发射的光信号之后，可以根据光接收模块预先安放在跟踪机器人上的位置，来确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位。例如，跟踪机器人可以但不限于通过环绕在跟踪机器人四周的多个光接收模块去接收光信号，例如跟踪机器人前、后、左、右方向各安装一个光接收模块，当后方的光接收模块接收到目标机器人发射的光信号，就可以确定目标机器人在跟踪机器人的“后方”。此外，在其它实施方式中，光接收模块之间还可以设置为更小的间隔角度，以提高相对方位判断的精确度。光接收模块还可以设置为环状结构光接收器件，在环状光接收器件上标记不同的方位角度，根据环状接收器件接收光信号的位置，就可以对应确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位。
[0116]跟踪机器人902的超声波测距模块9023，用于进行测距。跟踪机器人902的控制模块9021，还用于控制机械运动模块9024，驱动跟踪机器人902向目标机器人901移动直至预设距离。跟踪机器人确定目标机器人相对于跟踪机器人的相对方位后，利用超声波测距技术向该相对方位发射超声波，从而测量出目标机器人和跟踪机器人之间的距离，也就精确定位出目标机器人相对于跟踪机器人的位置。之后，跟踪机器人可以驱动自身的电机，向目标机器人进行移动直至预设距离。达到该预设距离后，跟踪机器人可以通过无线通信模块9025发送通知信号给目标机器人的无线通信模块9013，目标机器人在收到通知信号后停止发射光信号，降低能源消耗。
[0117]参见图10，在一个实施例中，提供了一种机器人跟踪系统。该机器人系统包括目标机器人和跟踪机器人。目标机器人和跟踪机器人结构相同，均包括控制模块、光发射模块、光接收模块、超声波测距模块、机械运动模块和无线通信模块。目标机器人和跟踪机器人可以由程序预定义，或者根据光信号接收的先后，从两机器人中确定出目标机器人和跟踪机器人。
[0118]在本实施例中，光发射模块安装在目标机器人的一自旋转装置上。目标机器人的控制模块进行编码，得到目标机器人对应的机器人标识，并通过安装在自旋转装置上的光发射模块发射对应于机器人标识的光信号。
[0119]本实施例中，跟踪机器人的光接收模块为环绕在跟踪机器人四周的多个光接收模块。跟踪机器人在接收到目标机器人发射的光信号后，根据接收到光信号的光接收模块的位置以及超声波探测方向，确定目标机器人相对于跟踪机器人的转角，该转角为跟踪机器人超声波探测方向与目标机器人光信号发射方向的夹角。
[0120]跟踪机器人的控制模块，进一步根据转角，控制跟踪机器人进行转动，将超声波探测方向对准所述目标机器人，并利用超声波测距模块进行测距。
[0121]本实施例中，跟踪机器人的控制模块，还根据默认距离，基于？10算法，控制跟踪机器人向目标机器人移动。
[0122]可选的，在跟踪机器人接收到目标机器人发射的光信号之后，跟踪机器人通过无线通信模块，通知目标机器人停止自旋转装置的自转。在跟踪机器人在向目标机器人移动过程中，跟踪机器人的光接收模块，还用于实时接收光信号；跟踪机器人的控制模块，还用于基于？10算法，对转角进行修正。
[0123]本实施例中，目标机器人可以是静止，也可以由其控制模块，控制机械运动模块，根据预定义的运动轨迹进行运动。
[0124]在一个实施例中，跟踪机器人还可以包括至少一个机器人，不同的机器人在不同的时间段对目标机器人进行跟踪。
[0125]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，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁盘、光盘、只读存储内存￠621(1-01117 1611101*7，^01)或随机存储内存^00688161110等。
[0126]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种机器人跟踪方法，其特征在于，所述方法包括: 目标机器人发射光信号； 跟踪机器人接收所述光信号，并确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的相对方位； 所述跟踪机器人根据所述相对方位，利用超声波进行测距得到与所述目标机器人之间的距离，并向所述目标机器人移动直至预设距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述目标机器人发射光信号的步骤之前，所述方法还包括: 预定义所述目标机器人和所述跟踪机器人；或 从两机器人中确定出所述目标机器人和所述跟踪机器人。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目标机器人发射光信号的步骤包括: 所述目标机器人通过安装在一自旋转装置上的光发射模块发射光信号；所述方法还包括: 所述目标机器人进行编码，得到所述目标机器人对应的机器人标识，所述目标机器人通过安装在一自旋转装置上的光发射模块发射对应于所述机器人标识的光信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述跟踪机器人接收所述光信号，并确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的相对方位的步骤，包括: 所述跟踪机器人通过环绕在所述跟踪机器人四周的光接收模块接收所述光信号； 所述跟踪机器人根据所述光接收模块的位置，确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的转角，所述转角为所述跟踪机器人超声波探测方向与所述目标机器人光信号发射方向的夹角。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述跟踪机器人根据所述相对方位，利用超声波进行测距得到与所述目标机器人之间的距离，并向所述目标机器人移动至默认的距离的步骤，包括: 所述跟踪机器人根据所述转角进行转动，将超声波探测方向对准所述目标机器人，并进行测距； 所述跟踪机器人根据所述预设距离，基于PID算法，控制所述跟踪机器人向所述目标机器人移动。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 在所述跟踪机器人接收到所述目标机器人发射的光信号之后，所述跟踪机器人通过无线通信，通知所述目标机器人停止所述自旋转装置的自转； 在所述跟踪机器人向所述目标机器人移动过程中，所述跟踪机器人实时接收所述目标机器人发射的光信号，并基于PID算法，对所述转角进行修正。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光信号为红外光信号、紫外光信号、可见光信号中的任意一种；所述跟踪机器人包括至少一个机器人。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标机器人根据预定义的运动轨迹进行运动。
9.一种机器人跟踪系统，其特征在于，所述系统包括目标机器人和跟踪机器人；所述目标机器人包括控制模块和光发射模块；所述跟踪机器人包括控制模块、光接收模块、超声波测距模块和机械运动模块； 所述目标机器人的光发射模块，用于发射光信号； 所述跟踪机器人的光接收模块，用于接收所述光信号； 所述跟踪机器人的控制模块，用于确定所述目标机器人相对于所述跟踪机器人的相对方位； 所述跟踪机器人的超声波测距模块，用于进行测距得到与所述目标机器人之间的距离； 所述跟踪机器人的控制模块，还用于控制所述机械运动模块，驱动所述跟踪机器人向所述目标机器人移动直至预设距离。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述目标机器人和所述跟踪机器人均包括控制模块、光发射模块、光接收模块、超声波测距模块和机械运动模块； 所述目标机器人和所述跟踪机器人由程序预定义；或根据光信号接收的先后，从两机器人中确定出所述目标机器人和所述跟踪机器人； 所述目标机器人和所述跟踪机器人还均包括无线通信模块，用于两机器人之间的无线通信。
【文档编号】G05D1/12GK104407622SQ201410287533
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】成明轩, 严易锋, 张晖, 丁小岗, 严建国 申请人:嘉兴市德宝威微电子有限公司