自移动设备的抬起检测方法和终端设备与流程

1.本技术属于智能机器人技术领域，尤其涉及一种自移动设备的抬起检测方法和终端设备。


背景技术：

2.自移动设备是能够通过自主移动并执行工作的智能设备，它可协助或者取代人执行生产业、建筑业、危险行业以及其他行业内的一些工作。抬起检测是自移动设备的重要功能之一，抬起检测一方面可以避免自移动设备出现危险移动行为，另一方面可以避免自移动设备抬起时其工作组件对用户造成伤害。
3.相关技术常依赖机械接触式的抬起检测方案。机械接触式的抬起检测方案通常仅能获知抬起，但无法清晰地知晓车轮具体的离地高度。部分抬起检测方案通过超声波、红外、激光等非接触式的检测组件检测离地高度，但这些方式均会受到环境的影响，例如受到杂草、光照、材质表面的吸光率、材料是否会吸收声波等因素的影响，检测准确性较低。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种自移动设备的抬起检测方法和终端设备，可以解决目前抬起检测保护的准确性较低的问题。
5.本技术实施例第一方面提供一种自移动设备的抬起检测方法，所述自移动设备包括机身、车轮以及连接件，所述车轮包括通过所述连接件与机身连接的两个后轮以及设置于所述机身两侧且与所述机身一体运动的两个前轮，所述两个后轮能够跟随所述连接件以所述机身的第一中心线为转轴旋转；所述第一中心线为所述机身长度方向的中心线；所述抬起检测方法包括：通过第一惯性测量单元获取所述机身的第一姿态数据，以及通过第二惯性测量单元获取所述连接件的第二姿态数据；获取所述自移动设备的结构数据，所述结构数据包括所述自移动设备的机身长度、机身宽度，以及每个车轮和所述第一中心线之间的第一距离；根据所述第一姿态数据，确定所述车轮中实际离地高度最低的最低轮；以所述最低轮为参考基点，根据所述第一姿态数据、所述第二姿态数据和所述结构数据，确定所有车轮的相对离地高度；当所述相对离地高度满足预设条件时，执行抬起保护操作。
6.本技术实施例第二方面提供的一种自移动设备的抬起检测装置，所述自移动设备包括机身、车轮以及连接件，所述车轮包括通过所述连接件与机身连接的两个后轮以及设置于所述机身两侧且与所述机身一体运动的两个前轮，所述两个后轮能够跟随所述连接件以所述机身的第一中心线为转轴旋转；所述第一中心线为所述机身长度方向的中心线；所述抬起检测装置包括：第一获取单元，用于通过第一惯性测量单元获取所述机身的第一姿态数据，以及通过第二惯性测量单元获取所述连接件的第二姿态数据；第二获取单元，用于获取所述自移动设备的结构数据，所述结构数据包括所述自移动设备的机身长度、机身宽度，以及每个车轮和所述第一中心线之间的第一距离；最低轮确定单元，用于根据所述第一姿态数据，确定所述车轮中实际离地高度最低的最低轮；离地高度确定单元，用于以所述最
低轮为参考基点，根据所述第一姿态数据、所述第二姿态数据和所述结构数据，确定所有车轮的相对离地高度；抬起保护单元，用于当所述相对离地高度满足预设条件时，执行抬起保护操作。
7.本技术实施例第三方面提供一种终端设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述自移动设备的抬起检测方法的步骤。
8.本技术实施例第四方面提供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，所述计算机程序被处理器执行时实现上述自移动设备的抬起检测方法的步骤。
9.本技术实施例第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中所述的自移动设备的抬起检测方法。
10.在本技术的实施方式中，通过获取机身的第一姿态数据、连接件的第二姿态数据，以及自移动设备的结构数据，可以确定车轮中的实际高度最低的最低轮，并以最低轮为参考基点，得到每个车轮的相对离地高度。该相对离地高度为其他车轮与最低轮之间的相对高度，可以反映自移动设备的准确姿态，在姿态满足预设条件时，执行抬起保护操作。如此，通过两个惯性测量单元即可以准确确定每个车轮的高度，实现精准的抬起检测保护。
附图说明
11.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1是本技术实施例提供的一种自移动设备的抬起检测方法的实现流程示意图；
13.图2是本技术实施例提供的一种自移动设备的示意图；
14.图3和图4是本技术实施例提供的自移动设备绕第一中心线旋转的示意图；
15.图5是本技术实施例提供的第一惯性测量单元的位置示意图；
16.图6是本技术实施例提供的第二惯性测量单元的位置示意图；
17.图7是本技术实施例提供的最低轮为后轮时，确定所有车轮的相对离地高度的具体实现流程示意图；
18.图8本技术实施例提供的最低轮为后轮时自移动设备的示意图；
19.图9是本技术实施例提供的最低轮为前轮时，确定所有车轮的相对离地高度的具体实现流程示意图；
20.图10本技术实施例提供的最低轮为前轮时自移动设备的示意图；
21.图11是本技术实施例提供的一种自移动设备的抬起检测装置的结构示意图；
22.图12是本技术实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
23.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，此处所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。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护。
24.相关技术常依赖机械接触式的抬起检测方案。机械接触式的抬起检测方案通常仅能获知抬起，但无法清晰地知晓车轮具体的离地高度。部分抬起检测方案通过超声波、红外、激光等非接触式的检测组件检测离地高度，但这些方式均会受到环境的影响，例如受到杂草、光照、材质表面的吸光率、材料是否会吸收声波等因素的影响，检测准确性较低。
25.惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。陀螺仪及加速度计是惯性测量单元的主要元件，而陀螺仪和加速度计的采样过程不易受到环境的影响。鉴于此，本技术提出了一种自移动设备的抬起检测方法，能够利用自移动设备上设置的惯性测量单元准确计算每个车轮的相对离地高度，并基于相对离地高度实现精准的抬起检测保护。
26.为了说明本技术的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
27.图1示出了本技术实施例提供的一种自移动设备的抬起检测方法的实现流程示意图，该方法可以应用于终端设备上，可适用于需精准实现抬起检测保护的情形。
28.一些实施方式中，上述终端设备可以为计算机、智能手机等智能设备，该终端设备可用于控制自移动设备执行抬起检测保护，例如可以为自移动设备的控制终端。另一些实施方式中，上述终端设备也可以为需要进行抬起检测保护的自移动设备自身。
29.在本技术的实施方式中，上述自移动设备可以为小车、机器人或其他具有自主移动能力的设备。该自移动设备可以包括机身、车轮以及连接件。车轮可以包括通过连接件与机身连接的两个后轮，以及设置于机身两侧且与机身一体运动的两个前轮。两个后轮能够跟随连接件以机身的第一中心线为转轴旋转。其中，第一中心线为机身长度方向的中心线。
30.示例性的，请参考图2、图3和图4，图2示出了本技术实施例中自移动设备的示意图，图3和图4示出了自移动设备绕第一中心线旋转的示意图。自移动设备的两个前轮22各自通过独立悬挂与机身10连接，使得前轮22可与机身10一体运动。自移动设备的两个后轮21可通过刚性连杆30(即前述连接件)连接，连杆30的中心与机身10在机身所在转轴处连接，使得连杆30可以以机身10长度方向的转轴为中心轴旋转，进而后轮21也可以以机身10所在转轴为中心轴旋转。可以理解，第一中心线即图3或图4中所述机身10长度方向的中心线。
31.具体的，上述自移动设备的抬起检测方法可以包括以下步骤s101至步骤s105。
32.步骤s101，通过第一惯性测量单元获取机身的第一姿态数据，以及通过第二惯性测量单元获取连接件的第二姿态数据。
33.在本技术的实施方式中，第一惯性测量单元可设置于机身上，能够用于检测机身的第一姿态数据，记为imu1。例如如图5所示，第一惯性测量单元可设置于自移动设备的机身中心，位于第一中心线上。第一姿态数据即表征机身当前姿态的数据。
34.第二惯性测量单元可设置于连接件上，能够用于检测连接件的第二姿态数据，记为imu2。例如如图6所示，第二惯性测量单元可设置于连接件与第一中心线的连接处，也即连接件的中心处。第二姿态数据即表征连接件当前姿态的数据。
35.在一些实施方式中，第一姿态数据和第二姿态数据均可以采用姿态角表示。姿态角可以包括俯仰角(pitch)、翻滚角(roll)以及航向角(yaw)中的一种或多种，可以由惯性
测量单元的陀螺仪采集得到。
36.具体的，以自移动设备的前进方向(即机身长度方向)为z轴，自移动设备的头部为正，尾部为负；以与地面垂直的方向为x轴，向上为正，向下为负；以垂直于zx平面(即机身宽度方向)为y轴。翻滚角可以表示为自移动设备倾斜时y轴与水平面的夹角，向上为正，向下为负；俯仰角可以表示为自移动设备倾斜时z轴与水平面的夹角，向上为正，向下为负。
37.在一些实施方式中，上述第一惯性测量单元可以具体用于测量第一翻滚角和第一俯仰角。第一俯仰角即机身的俯仰角，可记为pitch1；第一翻滚角即机身的翻滚角可记为roll1。上述第二惯性测量单元可以具体用于测量第二翻滚角，即连接件的翻滚角，可记为roll2。
38.步骤s102，获取自移动设备的结构数据。
39.其中，结构数据是与自移动设备的结构相关的属性数据，可以包括自移动设备的机身长度、机身宽度，以及每个车轮和第一中心线之间的第一距离。
40.在本技术的实施方式中，结构数据可以在自移动设备完成安装后由工作人员手工测量并输入至终端设备，也可以由终端设备通过图像识别、激光检测等方式检测得到。对于结构数据的获取方式，本技术不做限制。
41.步骤s103，根据第一姿态数据，确定车轮中实际离地高度最低的最低轮。
42.在本技术的实施方式中，基于机身的第一姿态数据，终端设备可以确认机身在机身长度方向和机身宽度方向上的倾斜情况，进而可以确定车轮中实际离地高度最低的最低轮。
43.步骤s104，以最低轮为参考基点，根据第一姿态数据、第二姿态数据和结构数据，确定所有车轮的相对离地高度。
44.在本技术的实施方式中，由于自移动设备的两个前轮与机身一体运动，两个后轮能够跟随连接件以机身的第一中心线为转轴旋转，以最低轮为参考基点，可以根据第一姿态数据(即机身的姿态数据)、第二姿态数据(即连接件的姿态数据)和结构数据，确定自移动设备的每个车轮在自移动设备的当前姿态下应处的位置，计算得到每个车轮的相对离地高度。
45.一些实施方式中，相对离地高度可以指某一车轮的实际离地高度与最低轮的实际离地高度之差。应理解，若最低轮位于地面上，最低轮的实际离地高度为0，则其他车轮的相对离地高度等于自身的实际离地高度。
46.步骤s105，当相对离地高度满足预设条件时，执行抬起保护操作。
47.其中，预设条件用于判断终端设备当前是否需要执行抬起检测保护，即检测自移动设备是否过度抬起。当相对离地高度满足预设条件时，说明自移动设备过度抬起，可能出现危险移动行为，此时可以执行抬起保护操作，避免危险移动行为的发生。当相对离地高度未满足预设条件时，说明自移动设备未过度抬起，此时可以使自移动设备保持当前的移动方式/工作模式。
48.在本技术的一些实施方式中，上述抬起保护操作可以包括刹车、控制自移动设备的切割组件停止运行、控制自移动设备的收集组件停止运行中的一项或多项操作。
49.其中，刹车可避免自移动设备在过度抬起后继续行驶时出现侧翻、碰撞等危险移动行为。切割组件为自移动设备上用于对待切割物体进行切割的组件，例如可以为能够在
电机驱动下转动的刀盘；控制切割组件停止运行可以避免用户在帮助自移动设备复原时被切割组件伤害的情况出现。收集组件为自移动设备上用于收集切割物的组件，例如可以指吸盘、滚刷等；控制收集组件停止运行可以避免自移动设备过度抬起后收集组件处于空载状态的情况出现。
50.应理解，抬起保护操作不限于此，其他用于在自移动设备抬起时对自移动设备或用户进行保护的抬起保护操作同样适用于本技术。
51.在本技术的实施方式中，通过获取机身的第一姿态数据、连接件的第二姿态数据，以及自移动设备的结构数据，可以确定车轮中的实际高度最低的最低轮，并以最低轮为参考基点，得到每个车轮的相对离地高度。该相对离地高度为其他车轮与最低轮之间的相对高度，可以反映自移动设备的准确姿态，在姿态满足预设条件时，执行抬起保护操作。如此，通过两个惯性测量单元即可以准确确定每个车轮的高度，实现精准的抬起检测保护。
52.下面结合具体的实施方式对上述抬起检测方法进行说明。
53.在步骤s103中，终端设备可以根据第一俯仰角pitch1的大小以及第一翻滚角roll1的大小，确定车轮中实际离地高度最低的最低轮。
54.请参考图5和图6，假设自移动设备头部抬起和右轮抬起时，第一惯性测量单元的旋转方向为正。自移动设备的右后轮绕第一中心线抬起时，第二惯性测量单元的旋转方向为正。也即，第一惯性测量单元的第一俯仰角pitch1为正，则前轮在上，后轮在下；第一惯性测量单元的第一翻滚角roll1为正，则右轮在上，左轮在下。基于第一俯仰角的大小以及第一翻滚角的大小，可以通过第一俯仰角的大小、第一翻滚角的大小、最高轮和最低轮之间的对应关系，判定实际离地高度最高的最高轮和实际离地高度最低的最低轮。
55.示例性的，下表示出了第一俯仰角的大小、第一翻滚角的大小与最高轮和最低轮的对应关系：
[0056][0057]
其中，“+”表示正值，即大于0；
“‑”
表示负值，即小于0。
[0058]
应理解的是，上表所示的对应关系，是基于“自移动设备头部抬起和右轮抬起时，第一惯性测量单元的旋转方向为正”的前提条件得到的。其他前提条件下，第一俯仰角的大小、第一翻滚角的大小与最高轮和最低轮的对应关系是类似的。例如当“自移动设备头部抬起和右轮抬起时，第一惯性测量单元的旋转方向为负”，则第一俯仰角pitch1为
“‑”
、第一翻滚角roll1为
“‑”
时，右前轮为最高轮，左后轮为最低轮。对此本技术不一一列举。
[0059]
在确定出最低轮之后，在步骤s104中，终端设备可以结合第一惯性测量单元所检
测得到的第一姿态数据、第二惯性测量单元检测得到的第二姿态数据，以及自移动设备自身的结构数据，计算出自移动设备四个车轮的相对离地高度。
[0060]
请参考图7，在一些实施方式中，若最低轮为后轮，则上述步骤s104可以具体包括以下步骤s701至步骤s703。
[0061]
步骤s701，若最低轮为两个后轮中的一个，则根据机身宽度以及第二翻滚角，计算两个后轮中最低轮外另一后轮的相对离地高度。
[0062]
请参考图8，在本技术的一些实施方式中，机身宽度可以表征两个后轮之间的实际距离，结合第二翻滚角，可以计算两个后轮在地面垂直方向上的相对距离，该相对距离也即另一后轮的相对离地高度。
[0063]
步骤s702，根据另一后轮的相对离地高度、机身长度以及第一俯仰角，确定两个前轮的转轴中心的相对离地高度。
[0064]
在本技术的一些实施方式中，结合另一后轮的相对离地高度，可以确定连接件的中心点(即连接件与第一中心线的连接点)的相对离地高度，机身长度可以表征该中心点与两个前轮的转轴中心之间的实际距离，因此结合第一俯仰角，可以计算出两个前轮的转轴中心的相对离地高度。
[0065]
步骤s703，根据转轴中心的相对离地高度、第一距离以及第一翻滚角，确定每个前轮的相对离地高度。
[0066]
在本技术的一些实施方式中，由于第一距离为前轮和第一中心线之间的实际距离，在得到转轴中心的相对离地高度之后，由于转轴中心位于第一中心线上，结合第一翻滚角，可以分别计算出位于第一中心线两侧的前轮的相对离地高度。
[0067]
具体而言，由于最低轮通常位于地面上，记最低轮的实际离地高度为0，则另一后轮的相对离地高度hb1＝abs(w
×
sin(roll2))，其中，w表示机身宽度，roll2表示第二翻滚角，abs()表示取绝对值。
[0068]
前轮的转轴中心的相对离地高度其中，l表示机身长度，pitch1表示第一俯仰角，hb1表示另一后轮的相对离地高度。
[0069]
转轴中心到前轮的高度差h
err
＝abs(r
×
sin(roll1))，其中，r表示车轮和第一中心线之间的第一距离，roll1表示第一翻滚角。
[0070]
与最低轮同侧的前轮的相对离地高度hf1＝h
c-h
err
，与最低轮对侧的前轮的相对离地高度为hf2＝hc+h
err
。其中，hc表示前轮的转轴中心的相对离地高度，h
err
表示转轴中心到前轮的高度差。
[0071]
请参考图9，在一些实施方式中，若最低轮为前轮，则上述步骤s104可以具体包括以下步骤s901至步骤s903。
[0072]
步骤s901，若最低轮为两个前轮中的一个，则根据第一距离、第一翻滚角，计算两个前轮中最低轮外另一前轮的相对离地高度。
[0073]
请参考图10，在本技术的一些实施方式中，由于第一距离为前轮和第一中心线之间的实际距离，第一距离的两倍为两个前轮之间的实际距离，结合第一翻滚角，可以计算两个前轮在地面垂直方向上的相对距离，该相对距离也即两个前轮中最低轮外另一前轮的相对离地高度。
[0074]
步骤s902，根据另一前轮的相对离地高度、机身长度，以及第一俯仰角，确定两个后轮的中心的相对离地高度。
[0075]
步骤s903，根据第一距离、第二翻滚角，以及两个后轮的中心的相对离地高度，确定两个后轮的相对离地高度。
[0076]
具体而言，由于最低轮通常位于地面上，记最低轮的实际离地高度为0，则另一前轮的相对离地高度hf＝abs(2r
×
sin(roll1))，其中，r表示车轮和第一中心线之间的第一距离，roll1表示第一翻滚角。
[0077]
两个后轮的中心，即转轴中心的相对离地高度为：
[0078]
hb0＝abs(l
×
sin(pitch1))+hf/2。
[0079]
其中，l表示机身长度，pitch1表示第一俯仰角，hf表示另一前轮的相对离地高度。
[0080]
两个后轮分别与两个后轮的中心之间离地高度的高度差为：
[0081]
δh＝abs(r*sin(roll2))。
[0082]
则与最低轮在机身的同侧的第一后轮，即两个后轮中较低轮的相对离地高度为：hb1＝hb
0-δh，与最低轮在机身的对侧的第二后轮，即两个后轮中较高轮的相对离地高度为：hb2＝hb0+δh。
[0083]
其中，hb0表示两个后轮的中心的相对离地高度，hb1表示第一后轮的相对离地高度，hb2表示第二后轮的相对离地高度。
[0084]
由此，终端设备可以获得所有车轮之间的高低情况，并由此对自移动设备进行抬起检测。
[0085]
具体的，在步骤s105中，当相对离地高度满足预设条件时，终端设备可以执行抬起保护操作，以对自移动设备或用户进行保护。其中，上述预设条件可以根据实际情况进行调整。
[0086]
在一些实施方式中，若车轮中最高轮的相对离地高度大于预设高度阈值，说明自移动设备抬起过高，此时可以确认车轮的相对离地高度满足预设条件。
[0087]
其中，最高轮为车轮中实际离地高度最高的车轮。预设高度阈值可以根据实际情况进行调整，例如可以设置为30cm。
[0088]
相应的，若车轮中最高轮的相对离地高度小于或等于预设高度阈值，说明自移动设备所抬起的高度在允许的范围内，此时可以确认车轮的相对离地高度不满足预设条件。
[0089]
在另一些实施方式中，终端设备可以根据车轮中每个车轮的相对离地高度，计算车轮两两之间的高度差值。若高度差值中的最小值大于预设的差值阈值，说明自移动设备抬起，且出现较大幅度的倾斜，此时可以确认车轮的相对离地高度满足预设条件。
[0090]
其中，差值阈值可以根据实际情况进行调整，例如可以设置为10cm。
[0091]
相应的，若高度差值中的最小值小于或等于预设的差值阈值，说明自移动设备的倾斜幅度较小，此时可以确认车轮的相对离地高度不满足预设条件。
[0092]
在另一些实施方式中，终端设备还可以根据车轮中每个车轮的相对离地高度，计算机身与地面形成的夹角。若夹角大于预设角度值，同样说明自移动设备抬起，且出现较大幅度的倾斜，此时可以确认车轮的相对离地高度满足预设条件。
[0093]
其中，预设角度值可以根据实际情况进行调整，例如可以设置为60
°
。
[0094]
相应的，若夹角小于或等于预设角度值，同样说明自移动设备的倾斜幅度较小，此
时可以确认车轮的相对离地高度不满足预设条件。
[0095]
通过上述方式，终端设备可以在自移动设备过度抬起时，控制自移动设备执行抬起保护操作，避免自移动设备出现危险行驶行为或者因自移动设备的过度抬起对用户造成伤害。
[0096]
为了保障抬起检测的可靠性，一些实施方式中，自移动设备还可以包括抬起检测组件，抬起检测组件可用于检测两个前轮或后轮是否同时抬起。
[0097]
示例性的，上述检测组件可以为机械式的抬起检测触发开关。例如上述检测组件可以为霍尔传感器。具体的，两个前轮或两个后轮与机身的车架之间设置有滑槽，自移动设备放置在地面时，地面的支持力将车轮抬起，使得轮轴处于滑槽的上方，并靠近滑槽上方的永磁体，进而通过永磁体触发霍尔传感器，此时，霍尔传感器将会产生检测信号，指示两个前轮或两个后轮未同时抬起。自移动设备抬起时，由于重力作用，轮轴处于滑槽下方，并远离滑槽上方的永磁体，此时霍尔传感器将会产生检测信号，指示两个前轮或两个后轮同时抬起。
[0098]
由于机身完全离地时，检测组件将会检测到两个前轮或两个后轮同时抬起，因此，当抬起检测组件的检测信号指示两个前轮或两个后轮同时抬起时，终端设备可以直接执行抬起保护操作。
[0099]
为了进一步提高可靠性，避免在自移动设备运动过程中的正常抬起时触发抬起保护操作，终端设备可以在抬起检测组件的检测信号指示两个前轮或两个后轮同时抬起，且两个前轮或两个后轮同时抬起的持续时长超过预设的时长阈值时，执行抬起保护操作。该时长阈值可以根据实际情况进行调整，例如可以设置为3s。
[0100]
考虑到前述抬起检测方法需通过第一惯性测量单元和第二惯性测量单元实现，为了避免在第一惯性测量单元和/或第二惯性测量单元离线时，终端设备无法为自移动设备提供抬起检测的情况出现，终端设备可以在第一惯性测量单元和/或第二惯性测量单元处于异常状态时进行异常处理。
[0101]
其中，上述异常状态可以通过故障检测组件或基于终端设备所接收到的数据确定。例如，当终端设备未接收到惯性测量单元采集得到的姿态数据，或者，惯性测量单元采集得到的姿态数据的置信度小于置信度阈值时，可以确认该惯性测量单元处于异常状态。又例如，通过电路检测元件检测到惯性测量单元的电信号出现异常时，可以确认该惯性测量单元处于异常状态。
[0102]
在本技术的一些实施方式中，若第一惯性测量单元处于异常状态，终端设备可以获取加速度计采集的加速度数据，并根据加速度数据计算得到第一姿态数据。
[0103]
具体的，在一些实施方式中，可以使加速度计的一个坐标轴方向垂直于地面。例如当加速度计的z轴垂直于地面时，根据加速度计所检测到的在x轴方向上的重力加速度分量，以及在y轴方向上的重力加速度分量，可以计算前述第一翻滚角roll1和第一俯仰角pitch1。
[0104]
其中，若以g
x
表示x轴方向上的重力加速度分量，以gy表示y轴方向上的重力加速度分量，则第一翻滚角为roll1＝arcsin(g
x
/9.8)、第一俯仰角为pitch1＝arccos(gy/9.8)。
[0105]
另一些实施方式中，也可以通过在自移动设备处于静止状态下进行开机自检的方式，根据开机时重力加速度的分解，确定加速度计的基础安装姿态，通过基础安装姿态获得
一个用于确定重力加速度分量的旋转矩阵，进而可以基于重力加速度分量计算前述第一翻滚角roll1和第一俯仰角pitch1。这种方式不要求加速度计的一个坐标轴方向垂直于地面，具有更高的场景适配性。
[0106]
在本技术的另一些实施方式中，若第二惯性测量单元处于异常状态，终端设备可以获取连接件以机身为转轴旋转到最大角度的姿态阈值，并在第二惯性测量单元处于异常状态时，将姿态阈值确定为连接件的第二姿态数据。
[0107]
具体的，上述姿态阈值可以为连接件以所身为转轴旋转到最大角度时连接件的最大翻滚角roll
2max
，该最大翻滚角roll
2max
可以在自移动设备完成安装后测量得到。将最大翻滚角roll
2max
作为第二翻滚角roll2，可以通过前述图7或图9所示的方式计算各个车轮的相对离地高度，以此确保不会超过高度阈值后才触发抬起保护操作。
[0108]
本技术实施例所提供的抬起检测方法，能够定量获取自移动设备车轮的相对离地高度，实现精准的抬起检测保护。并且，相比于其他抬起检测方案，例如只采用一个惯性测量单元的方案，本技术实施例多使用一个惯性测量单元，可以精准地在双轮都抬起时，触发抬起保护操作，使得自移动设备能够具有更强大的越野能力。所增加的惯性测量单元(即第二惯性测量单元)可以为用于检测第二翻滚角的单轴惯性测量单元，相较于使用多轴惯性测量单元而言，结构复杂度和成本较低。
[0109]
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本技术，某些步骤可以采用其它顺序进行。
[0110]
如图11所示为本技术实施例提供的一种自移动设备的抬起检测装置1100的结构示意图，所述自移动设备的抬起检测装置1100配置于终端设备上。
[0111]
在本技术的实施方式中，上述自移动设备可以包括机身、车轮以及连接件。车轮包括通过连接件与机身连接的两个后轮以及设置于机身两侧且与所述机身一体运动的两个前轮，两个后轮能够跟随连接件以机身的第一中心线为转轴旋转。其中，第一中心线为所述机身长度方向的中心线。
[0112]
具体的，所述自移动设备的抬起检测装置1100可以包括：
[0113]
第一获取单元1101，用于通过第一惯性测量单元获取所述机身的第一姿态数据，以及通过第二惯性测量单元获取所述连接件的第二姿态数据；
[0114]
第二获取单元1102，用于获取所述自移动设备的结构数据，所述结构数据包括所述自移动设备的机身长度、机身宽度，以及每个车轮和所述第一中心线之间的第一距离；
[0115]
最低轮确定单元1103，用于根据所述第一姿态数据，确定所述车轮中实际离地高度最低的最低轮；
[0116]
离地高度确定单元1104，用于以所述最低轮为参考基点，根据所述第一姿态数据、所述第二姿态数据和所述结构数据，确定所有车轮的相对离地高度；
[0117]
抬起保护单元1105，用于当所述相对离地高度满足预设条件时，执行抬起保护操作。
[0118]
在本技术的一些实施方式中，上述第一姿态数据可以包括所述机身的第一俯仰角和第一翻滚角；上述最低轮确定单元1103可以具体用于：根据所述第一俯仰角的大小以及所述第一翻滚角的大小，确定所述车轮中实际离地高度最低的最低轮。
[0119]
在本技术的一些实施方式中，上述第一姿态数据可以包括所述机身的第一俯仰角和第一翻滚角；上述第二姿态数据可以包括所述连接件的第二翻滚角；上述离地高度确定单元1104可以具体用于：若所述最低轮为所述两个后轮中的一个，则根据所述机身宽度以及所述第二翻滚角，计算所述两个后轮中所述最低轮外另一后轮的相对离地高度；根据所述另一后轮的相对离地高度、所述机身长度以及所述第一俯仰角，确定所述两个前轮的转轴中心的相对离地高度；根据所述转轴中心的相对离地高度、所述第一距离以及所述第一翻滚角，确定每个前轮的相对离地高度。
[0120]
在本技术的一些实施方式中，上述第一姿态数据可以包括所述机身的第一俯仰角和第一翻滚角；上述第二姿态数据可以包括所述连接件的第二翻滚角；上述离地高度确定单元1104可以具体用于：若所述最低轮为所述两个前轮中的一个，则根据所述第一距离、所述第一翻滚角，计算所述两个前轮中所述最低轮外另一前轮的相对离地高度；根据所述另一前轮的相对离地高度、所述机身长度，以及所述第一俯仰角，确定所述两个后轮的中心的相对离地高度；根据所述第一距离、所述第二翻滚角，以及所述两个后轮的中心的相对离地高度，确定所述两个后轮的相对离地高度。
[0121]
在本技术的一些实施方式中，上述抬起保护操作可以包括刹车、控制所述自移动设备的切割组件停止运行、控制所述自移动设备的收集组件停止运行中的一项或多项操作。
[0122]
在本技术的一些实施方式中，上述自移动设备的抬起检测装置1100还可以包括确认单元，用于若所述车轮中最高轮的相对离地高度大于预设高度阈值，则确认所述车轮的相对离地高度满足预设条件，所述最高轮为所述车轮中相对离地高度最高的车轮；和/或，根据所述车轮中每个车轮的相对离地高度，计算所述车轮两两之间的高度差值，若所述高度差值中的最小值大于预设的差值阈值，则确认所述车轮的相对离地高度满足预设条件；和/或，根据所述车轮中每个车轮的相对离地高度，计算所述机身与地面形成的夹角，若所述夹角大于预设角度值，则确认所述车轮的相对离地高度满足预设条件。
[0123]
在本技术的一些实施方式中，上述自移动设备还可以包括抬起检测组件，所述抬起检测组件用于检测所述两个前轮或后轮是否同时抬起；上述抬起保护单元1105还可以用于：若所述抬起检测组件的检测信号指示所述两个前轮或两个后轮同时抬起，则执行所述抬起保护操作。
[0124]
在本技术的一些实施方式中，上述自移动设备还可以包括加速度计；上述第一获取单元1101还可以用于：若所述第一惯性测量单元处于异常状态，则获取所述加速度计采集的加速度数据，根据所述加速度数据计算得到所述第一姿态数据。
[0125]
在本技术的一些实施方式中，上述第一获取单元1101还可以用于：获取所述连接件以所述机身为转轴旋转到最大角度的姿态阈值；若所述第二惯性测量单元处于异常状态，将所述姿态阈值确定为所述连接件的第二姿态数据。
[0126]
需要说明的是，为描述的方便和简洁，上述自移动设备的抬起检测装置1100的具体工作过程，可以参考图1至图10所述方法的对应过程，在此不再赘述。
[0127]
如图12所示，为本技术实施例提供的一种终端设备的示意图。
[0128]
一些实施方式中，上述终端设备可以为计算机、智能手机等智能设备，该终端设备可用于控制自移动设备执行抬起检测保护，例如可以为自移动设备的控制终端。另一些实
施方式中，上述终端设备也可以为需要进行抬起检测保护的自移动设备自身。
[0129]
该终端设备120可以包括：处理器1200、存储器1201以及存储在所述存储器1201中并可在所述处理器1200上运行的计算机程序1202，例如自移动设备的抬起检测程序。所述处理器1200执行所述计算机程序1202时实现上述各个自移动设备的抬起检测方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至s105。或者，所述处理器1200执行所述计算机程序1202时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图11所示的第一获取单元1101、第二获取单元1102、最低轮确定单元1103、离地高度确定单元1104和抬起保护单元1105。
[0130]
所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器1201中，并由所述处理器1200执行，以完成本技术。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
[0131]
例如，所述计算机程序可以被分割成：第一获取单元、第二获取单元、最低轮确定单元、离地高度确定单元和抬起保护单元。各单元具体功能如下：第一获取单元，用于通过第一惯性测量单元获取所述机身的第一姿态数据，以及通过第二惯性测量单元获取所述连接件的第二姿态数据；第二获取单元，用于获取所述自移动设备的结构数据，所述结构数据包括所述自移动设备的机身长度、机身宽度，以及每个车轮和所述第一中心线之间的第一距离；最低轮确定单元，用于根据所述第一姿态数据，确定所述车轮中实际离地高度最低的最低轮；离地高度确定单元，用于以所述最低轮为参考基点，根据所述第一姿态数据、所述第二姿态数据和所述结构数据，确定所有车轮的相对离地高度；抬起保护单元，用于当所述相对离地高度满足预设条件时，执行抬起保护操作。
[0132]
所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器1200、存储器1201。本领域技术人员可以理解，图12仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0133]
所称处理器1200可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal 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。
[0134]
所述存储器1201可以是所述终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。所述存储器1201也可以是所述终端设备的外部存储设备，例如所述终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器1201还可以既包括所述终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器1201用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器1201还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0135]
需要说明的是，为描述的方便和简洁，上述终端设备的结构还可以参考方法实施例中对结构的具体描述，在此不再赘述。
[0136]
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，即将所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，并不用于限制本技术的保护范围。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。
[0137]
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。
[0138]
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各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技术的范围。
[0139]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所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。
[0140]
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。
[0141]
另外，在本技术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。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。
[0142]
所述集成的模块/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取存储介质中。基于这样的理解，本技术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的硬件来完成，所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，所述计算机程序包括计算机程序代码，所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。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所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、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读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，计算机可读介质不包括电载波信号和电信
信号。
[0143]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自移动设备的抬起检测方法，其特征在于，所述自移动设备包括机身、车轮以及连接件，所述车轮包括通过所述连接件与机身连接的两个后轮以及设置于所述机身两侧且与所述机身一体运动的两个前轮，所述两个后轮能够跟随所述连接件以所述机身的第一中心线为转轴旋转；所述第一中心线为所述机身长度方向的中心线；所述抬起检测方法包括：通过第一惯性测量单元获取所述机身的第一姿态数据，以及通过第二惯性测量单元获取所述连接件的第二姿态数据；获取所述自移动设备的结构数据，所述结构数据包括所述自移动设备的机身长度、机身宽度，以及每个车轮和所述第一中心线之间的第一距离；根据所述第一姿态数据，确定所述车轮中实际离地高度最低的最低轮；以所述最低轮为参考基点，根据所述第一姿态数据、所述第二姿态数据和所述结构数据，确定所有车轮的相对离地高度；当所述相对离地高度满足预设条件时，执行抬起保护操作。2.如权利要求1所述的自移动设备的抬起检测方法，其特征在于，所述第一姿态数据包括所述机身的第一俯仰角和第一翻滚角；所述根据所述第一姿态数据，确定所述车轮中实际离地高度最低的最低轮，包括：根据所述第一俯仰角的大小以及所述第一翻滚角的大小，确定所述车轮中实际离地高度最低的最低轮。3.如权利要求1所述的自移动设备的抬起检测方法，其特征在于，所述第一姿态数据包括所述机身的第一俯仰角和第一翻滚角；所述第二姿态数据包括所述连接件的第二翻滚角；所述以所述最低轮为参考基点，根据所述第一姿态数据、所述第二姿态数据和所述结构数据，确定所有车轮的相对离地高度，包括：若所述最低轮为所述两个后轮中的一个，则根据所述机身宽度以及所述第二翻滚角，计算所述两个后轮中所述最低轮外另一后轮的相对离地高度；根据所述另一后轮的相对离地高度、所述机身长度以及所述第一俯仰角，确定所述两个前轮的转轴中心的相对离地高度；根据所述转轴中心的相对离地高度、所述第一距离以及所述第一翻滚角，确定每个前轮的相对离地高度。4.如权利要求1所述的自移动设备的抬起检测方法，其特征在于，所述第一姿态数据包括所述机身的第一俯仰角和第一翻滚角；所述第二姿态数据包括所述连接件的第二翻滚角；所述以所述最低轮为参考基点，根据所述第一姿态数据、所述第二姿态数据和所述结构数据，确定所有车轮的相对离地高度，包括：若所述最低轮为所述两个前轮中的一个，则根据所述第一距离、所述第一翻滚角，计算所述两个前轮中所述最低轮外另一前轮的相对离地高度；根据所述另一前轮的相对离地高度、所述机身长度，以及所述第一俯仰角，确定所述两个后轮的中心的相对离地高度；根据所述第一距离、所述第二翻滚角，以及所述两个后轮的中心的相对离地高度，确定所述两个后轮的相对离地高度。
5.如权利要求1至4任意一项所述的自移动设备的抬起检测方法，其特征在于，所述抬起保护操作包括刹车、控制所述自移动设备的切割组件停止运行、控制所述自移动设备的收集组件停止运行中的一项或多项操作。6.如权利要求5所述的自移动设备的抬起检测方法，其特征在于，当所述车轮的离地高度满足预设条件时，执行抬起保护操作之前，所述抬起检测方法还包括：若所述车轮中最高轮的相对离地高度大于预设高度阈值，则确认所述车轮的相对离地高度满足预设条件，所述最高轮为所述车轮中相对离地高度最高的车轮；和/或，根据所述车轮中每个车轮的相对离地高度，计算所述车轮两两之间的高度差值，若所述高度差值中的最小值大于预设的差值阈值，则确认所述车轮的相对离地高度满足预设条件；和/或，根据所述车轮中每个车轮的相对离地高度，计算所述机身与地面形成的夹角，若所述夹角大于预设角度值，则确认所述车轮的相对离地高度满足预设条件。7.如权利要求5所述的自移动设备的抬起检测方法，其特征在于，所述自移动设备还包括抬起检测组件，所述抬起检测组件用于检测所述两个前轮或后轮是否同时抬起；所述抬起检测方法还包括：若所述抬起检测组件的检测信号指示所述两个前轮或两个后轮同时抬起，则执行所述抬起保护操作。8.如权利要求1至4任意一项所述的自移动设备的抬起检测方法，其特征在于，所述自移动设备还包括加速度计；所述抬起检测方法还包括：若所述第一惯性测量单元处于异常状态，则获取所述加速度计采集的加速度数据，根据所述加速度数据计算得到所述第一姿态数据。9.如权利要求1至4任意一项所述的自移动设备的抬起检测方法，其特征在于，所述抬起检测方法还包括：获取所述连接件以所述机身为转轴旋转到最大角度的姿态阈值；若所述第二惯性测量单元处于异常状态，将所述姿态阈值确定为所述连接件的第二姿态数据。10.一种终端设备，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9任一项所述自移动设备的抬起检测方法的步骤。

技术总结
本申请适用于智能控制技术领域，提供了一种自移动设备的抬起检测方法和终端设备。其中，自移动设备包括机身、车轮以及连接件，车轮包括通过连接件与机身连接的两个后轮，以及设置于机身两侧且与机身一体运动的两个前轮。终端设备通过获取机身的第一姿态数据、连接件的第二姿态数据，以及自移动设备的结构数据，可以确定车轮中实际高度最低的最低轮，并以最低轮为参考基点，得到每个车轮的相对离地高度。该相对离地高度为其他车轮与最低轮之间的相对高度，可以反映自移动设备的准确姿态，使得终端设备可以在姿态满足预设条件时执行抬起保护操作。本申请的实施例可以通过两个惯性测量单元实现精准的抬起检测保护。量单元实现精准的抬起检测保护。量单元实现精准的抬起检测保护。


技术研发人员：刘元财 张泫舜 陈浩宇 李建荣
受保护的技术使用者：深圳市正浩创新科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/18