CN111487964A

CN111487964A - 一种机器人小车及其自主避障方法、设备

Info

Publication number: CN111487964A
Application number: CN202010259051.1A
Authority: CN
Inventors: 周勇; 高磊; 张磊; 高峻峣; 陈飞飞; 黄吉彬
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2020-08-04

Abstract

本发明的实施例一般涉及机器人障碍物识别、避障领域，具体涉及一种机器人小车及其自主避障方法、设备。所述方法包括设置平地触碰避障电流阈值、爬坡触碰避障电流阈值和爬坡角度阈值；在发生与障碍物触碰时执行爬坡触碰避障过程以及平地碰避障过程，之后在执行距离避障过程。以此方式，可以实现障碍物发现，能够解决传统距离避障方法带来的视角盲区导致无法避障的问题，并通过障碍物避障方法对障碍物位置进行估判后，进行避障处理，场景适用性更广，能够应用于复杂环境下的避障，成本更低，功能更全面，提高机器人小车的安全性。

Description

一种机器人小车及其自主避障方法、设备

技术领域

本发明的实施例一般涉及机器人障碍物识别、避障领域，并且更具体地，涉及一种机器人小车及其自主避障方法、设备。

背景技术

机器人对障碍物的识别和避障是机器人智能化的基础功能，该技术目前在一些自主导航机器人、消防巡查侦检机器人上广泛应用。

目前，针对机器人障碍物识别判断主要通过三种技术实现：距离传感器、激光雷达、深度摄像头。激光雷达是基于激光束平面扫描的方式测量多个方位的距离数据，从而能够覆盖更广泛的测量区域，但激光雷达本身价格较昂贵，功耗的体积都较普通的单点测距传感器大。深度摄像头是通过双目成像技术，通过图像视觉处理方法，从图像中提取障碍物的特征信息，这种方法虽然覆盖范围最大，但功耗也较大，而且精度比较低。而距离传感器用于测量的机器人到障碍物的直线距离，其具有体积小、功耗低和精度高的优点，但单个距离传感器覆盖的测量范围较小，数据量较少，有较大视角盲区。

目前市面上大多机器人都是基于距离传感器测量障碍物和机器人之间的距离来识别并避开障碍物从而达到避障效果，但由于距离传感器本身性能和距离传感器视角盲区造成有些障碍物无法准确识别到，从而造成避障效果不好。例如竖立于地面的细杆等障碍物，并不能通过距离传感器探测到，而对于探测到的，甚至已经接触到的障碍物，无法进行避障处理。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种机器人小车及其自主避障方案。

在本发明的第一方面，提供了一种机器人小车，包括存储器和处理器，还包括：

车体，包括一前面板，所述前面板与地面以及机器人小车行进方向垂直；

车轮，对称设置于车体上；所述车轮包括左侧轮和右侧轮，且所述左侧轮和所述右侧轮可相对所述车体单独沿轴向旋转；

电机，设置于所述车体内，连接所述处理器，接收所述处理器发送的驱动信号；所述电机至少为两个，且每个电机单独连接一侧车轮，对所连接车轮进行驱动；

电流采样电路，设置于所述车体内，连接所述处理器；所述电流采样电路至少为两个，且每个电流采样电路分别连接一所述电机，用于采集所连接电机的电机驱动电流值，并发送至所述处理器；

距离传感器，设置于车体的前面板上，连接所述处理器，采集距离信号发送至处理器；所述距离传感器至少为三个，且三个距离传感器的连线形成一直角三角形，其中一条直角边与左右两车轮中心连线平行；

多轴陀螺仪，设置于所述车体内，连接所述处理器，采集所述机器人小车的仰俯角度值，发送至所述处理器。

进一步地，所述车轮、电机和电流采样电路的个数相同。

在本发明的第二方面，提供了一种机器人小车自主避障方法。该方法包括：

步骤1：设置平地触碰避障电流阈值、爬坡触碰避障电流阈值和爬坡角度阈值；

步骤2：采集所述机器人小车的仰俯角度值和左右两车轮对应的电机驱动电流值，当所述仰俯角度值大于所述爬坡角度阈值时，如果至少有一个电机驱动电流值大于所述爬坡触碰避障电流阈值，则执行爬坡触碰避障过程，然后执行步骤3；如果所述电机驱动电流值均不大于所述爬坡触碰避障电流阈值，则执行步骤3；当所述仰俯角度值不大于所述爬坡角度阈值时，如果至少有一个电机驱动电流值大于所述平地触碰避障电流阈值，则执行平地触碰避障过程，然后执行步骤3；如果所述电机驱动电流值均不大于所述平地触碰避障电流阈值，则执行步骤3；

步骤3：设置障碍物探测距离阈值，采集所述机器人小车的平行于左右两车轮中心连线的距离传感器的距离测量值，如果至少有一个距离测量值小于所述障碍物探测距离阈值，则执行距离避障过程，返回步骤2；如果所述距离测量值不小于所述障碍物探测距离阈值，则返回步骤2。

进一步地，所述平地触碰避障过程包括：

设置单位平地避障距离和单位平地避障角度；

所述机器人小车向行进方向的相反方向以当前姿态行进一所述单位平地避障距离；

如果所述电机驱动电流值不相同，判断出较小的电机驱动电流值对应机器人小车一侧，所述机器人小车向该侧旋转一所述单位平地避障角度，并向旋转后的行进方向直行；

如果所述电机驱动电流值相同，则向任意侧旋转若干个所述单位平地避障角度，并向旋转后的行进方向直行。

进一步地，所述爬坡触碰避障过程包括：

设置单位爬坡避障距离和单位爬坡避障角度；

所述机器人小车向行进方向的相反方向以当前姿态后退一所述单位爬坡避障距离；

进一步地，所述距离避障过程包括：

如果所述距离测量值不相同，判断出较大的距离测量值对应机器人小车的一侧，所述机器人小车向该侧旋转，直至所述机器人小车的平行于左右两车轮中心连线的距离传感器的距离测量值均大于所述障碍物探测距离阈值，向旋转后的行进方向直行；

如果所述距离测量值相同，则所述机器人小车向任意侧旋转，直至所述机器人小车的平行于左右两车轮中心连线的距离传感器的距离测量值均大于所述障碍物探测距离阈值，向旋转后的行进方向直行。

进一步地，还包括：

当所述仰俯角度值小于所述爬坡角度阈值时，采集垂直于左右两车轮中心连线的距离传感器的距离测量值，如果所述距离测量值不同，则在所述小车行进方向前方存在斜坡。

进一步地，所述斜坡的坡度大小为：

S＝arctan(m/(A-B))+n

其中，S为斜坡的坡度；m为垂直于两车轮中心连线的距离传感器之间的距离；A为垂直于两车轮中心连线的距离传感器中上方的传感器的距离测量值；B为垂直于两车轮中心连线的距离传感器中下方的传感器的距离测量值；n为矫正参数。

在本发明的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如以上所述的方法。

在本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如根据本发明的第二方面的方法。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

本发明通过在机器人小车上融合距离传感器测距以及电机电流检测，实现了障碍物发现，能够解决了传统距离避障方法带来的视角盲区导致无法避障的问题，并通过障碍物避障方法对障碍物位置进行估判后，进行避障处理，场景适用性更广，能够应用于复杂环境下的避障，成本更低，功能更全面，提高机器人小车的安全性。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的机器人小车结构图；

图2示出了根据本发明的实施例的机器人小车自主避障方法流程图；

图3示出了根据本发明的实施例的平地触碰避障过程流程图；

图4示出了根据本发明的实施例的爬坡触碰避障过程流程图；

图5示出了根据本发明的实施例的距离避障过程流程图；

图6示出了根据本发明的实施例的斜坡坡度计算示意图；

图7示出了能够实施本发明的实施例的示例性电子设备的方框图；

其中，1为前面板、2为左侧轮、3为右侧轮、4为第一距离传感器、5为第二距离传感器、6为第三距离传感器、7为斜坡、A为第二距离传感器测量的距离值、B为第三距离传感器测量的距离值。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明中，通过在机器人小车上融合距离传感器测距以及电机电流检测，实现了障碍物发现，弥补了单靠距离传感器进行障碍物识别带来的盲区问题，并通过障碍物避障方法对障碍物位置进行估判后，进行避障处理，适用性更广，成本更低，功能更全面。

车体，包括一前面板1，所述前面板1与地面以及机器人小车行进方向垂直。

作为本发明的一种实施例，要求机器人小车至少有一前面板1，该前面板1用于连接左侧车轮和右侧车轮，并且用于承载距离传感器等电子设备；虽然对前面板1的形状没有特殊要求，但该前面板1由于承载距离传感器，故根据距离传感器安装的相对位置，要求该前面板1在机器人小车行进过程中与地面垂直，且同时与机器人小车的行进方向垂直，以保证距离传感器处于可采集位置。

车轮，对称设置于车体上；所述车轮包括左侧轮2和右侧轮3，且所述左侧轮2和所述右侧轮3可相对所述车体单独沿轴向旋转。

对称设置于车体上，例如左侧轮2与右侧轮3连接在前面板1的两端，且沿前面板1中轴线对称。车轮至少包括两个，分别是左侧轮2和右侧轮3；作为本发明的另一种实施例，所述车轮也可以是四个，分别为前左车轮、前右车轮、后左车轮和后右车轮；所述前左车轮和前右车轮通过前面板连接，后左车轮和后右车轮通过后面板连接。每个车轮都可以单独沿轴向转动。由此可单独反馈每个车轮对应的电机驱动电流值。

电机，设置于所述车体内，连接所述处理器，接收所述处理器发送的驱动信号；所述电机至少为两个，且每个电机单独连接一侧车轮，对所连接车轮进行驱动。

电机是与车轮对应的，即每个车轮都连接有唯一驱动的电机，故每个车轮都可以受对应电机的驱动进行独立转动。小车的左右两侧的轮子分别由两个电机驱动，这个电机是独立工作的，工作时互不干扰，

电流采样电路，设置于所述车体内，连接所述处理器；所述电流采样电路至少为两个，且每个电流采样电路分别连接一所述电机，用于采集所连接电机的电机驱动电流值，并发送至所述处理器。

所述电流采样电路与电机一一对应，采集每个车轮对应的电机中的电机驱动电流值，用于判断电机驱动电流值是否相同，数值主要用于判断小车行走时轮子是否由于堵转而造成电流数值突然变大，从而判断机器人小车是否受到障碍物阻碍。

距离传感器，设置于车体的前面板上，连接所述处理器，采集距离信号发送至处理器；所述距离传感器至少为三个，且三个距离传感器的连线形成一直角三角形，其中一条直角边与左右两车轮中心连线平行。

所述距离传感器可以为激光距离传感器，该传感器的测距量程为2米以上，精度小于10毫米，可测量出位于它前方的障碍物与小车的直线距离。

作为本发明的一种实施例，机器人小车包括两个车轮，分别为左侧轮和右侧轮，左侧轮和右侧轮通过前面板连接。在前面板上安装有三个距离传感器，该三个距离传感器中，第一距离传感器4和第二距离传感器5的连线平行于左侧轮2和右侧轮3连线，第三个距离传感器6在所述第一距离传感器4和第二距离传感器5中一个的正上方或正下方，使三个距离传感器形成一直角三角形，三个距离传感器即为该直角三角形的三个顶点。

通过如此设置距离传感器，使读取到的距离传感器的数值可以进行障碍物识别。例如，通过所述第一距离传感器4和第二距离传感器5的距离测量值可以反应出小车障碍物距离小车左侧和右侧的距离。通过所述第二距离传感器5和第三距离传感器6可以反应出是否存在斜坡。

进一步地，作为本发明的一种实施例，优选的，还包括多轴陀螺仪，设置于所述车体内，连接所述处理器，采集所述机器人小车的仰俯角度值，发送至所述处理器。

所述多轴陀螺仪用于测量小车行走时的仰俯角数值来判断小车当前是否处于爬坡或越障状态。作为本发明的一种实施例，多轴陀螺仪可以是三轴陀螺仪，能同时测定6个方向的位置、移动轨迹、加速；通过测量角速度，以判别机器人小车的运动状态。

进一步地，所述车轮、电机和电流采样电路的个数相同。每个车轮对应一电机进行驱动，每个电机对应一电流采样电路进行电机驱动电流值采样。

在本发明的第二方面，如图2所示，提供了一种机器人小车自主避障方法。

机器人小车的工作环境是复杂多变的，例如常常会遇到具有一定坡度的斜坡环境，而机器人小车在爬坡过程中，由于功率增大，导致电机驱动电流值变大，此时需要对电机驱动电流值的增大限度预先规定一个阈值，以区分小车爬坡状态和与受到障碍物阻挡状态。

故，在本方法的步骤1中，需要预先设置平地触碰避障电流阈值、爬坡触碰避障电流阈值和爬坡角度阈值；小车平地行走时的触发小车执行触碰避障法的电机电流阈值参数叫做平地触碰避障电流阈值，小车爬坡行走时的触发小车执行触碰避障法的电机电流阈值参数叫做爬坡触碰避障电流阈值；此处需要注意的是由于爬坡触碰避障电流阈值是基于小车在爬坡状态下的触发阈值，故爬坡触碰避障电流阈值大于平地触碰避障电流阈值。爬坡角度阈值为通过仰俯角度值判断机器人小车是否处于爬坡状态的俯仰角度临界值。

步骤2：采集所述机器人小车的仰俯角度值和左右两车轮对应的电机驱动电流值，当所述仰俯角度值大于所述爬坡角度阈值时，如果至少有一个电机驱动电流值大于所述爬坡触碰避障电流阈值，则执行爬坡触碰避障过程，然后执行步骤3；如果所述电机驱动电流值均不大于所述爬坡触碰避障电流阈值，则执行步骤3；当所述仰俯角度值不大于所述爬坡角度阈值时，如果至少有一个电机驱动电流值大于所述平地触碰避障电流阈值，则执行平地触碰避障过程，然后执行步骤3；如果所述电机驱动电流值均不大于所述平地触碰避障电流阈值，则执行步骤3。

通过多轴陀螺仪实时测量机器人小车的仰俯角度值，通过电流采样电路采集左侧车轮对应电机的电机驱动电流值和右侧车轮对应电机的电机驱动电流值。

作为本发明的一种实施例，爬坡角度阈值设置为20°，平地触碰避障电流阈值设置为2A，爬坡触碰避障电流阈值设置为3A。首先通过机器人小车的姿态判断机器人小车的行进环境，采集到当前机器人小车的仰俯角度值为23°，大于所述爬坡角度阈值20°，则可以判断当前机器人小车处于爬坡状态。在此状态下，采集到所述机器人小车左侧轮对应电机的电机驱动电流值大于所述爬坡触碰避障电流阈值，则可以判断出机器人小车在行进方向上的车体的左侧此时受到了障碍物的阻挡，故执行爬坡触碰避障过程。重复上述过程直至成功避障，然后继续对机器人的姿态仰俯角度值和电机驱动电流值进行监测。

在上述实施例中，还可以增加判断条件，例如增加持续时间判断条件。预设一持续时间阈值T＝0.5s，当采集到小车左侧轮对应电机的电机驱动电流值大于所述爬坡触碰避障电流阈值，继续采集左侧轮对应电机的电机驱动电流值，如果该值持续大于所述爬坡触碰避障电流阈值超过0.5s，则判断出机器人小车在行进方向上的车体的左侧此时受到了障碍物的阻挡，故执行爬坡触碰避障过程。重复上述过程直至成功避障，然后继续对机器人的姿态仰俯角度值和电机驱动电流值进行监测。如此可以避免一些非遇障的特殊原因使电机驱动电流值瞬时增加，导致机器人小车判断错误。

作为本发明的一种实施例，爬坡角度阈值设置为18°，平地触碰避障电流阈值设置为1.8A，爬坡触碰避障电流阈值设置为2.5A。通过机器人小车的姿态判断机器人小车的行进环境，采集到当前机器人小车的仰俯角度值为9°，小于所述爬坡角度阈值18°，则可以判断当前机器人小车处于平地状态。在此状态下，采集到所述机器人小车右侧轮对应电机的电机驱动电流值大于所述平地触碰避障电流阈值，执行平地触碰避障过程。重复上述过程直至成功避障，然后继续对机器人的姿态仰俯角度值和电机驱动电流值进行监测。

在上述实施例中，还可以增加判断条件，例如增加持续时间判断条件。预设一持续时间阈值T＝1s，当采集到小车右侧轮对应电机的电机驱动电流值大于所述平地触碰避障电流阈值，继续采集右侧轮对应电机的电机驱动电流值，如果该值持续大于所述平地触碰避障电流阈值超过0.5s，则执行平地触碰避障过程。重复上述过程直至成功避障，然后继续对机器人的姿态仰俯角度值和电机驱动电流值进行监测。如此可以避免一些非遇障的特殊原因使电机驱动电流值瞬时增加，导致机器人小车判断错误。

距离避障是基于机器人小车能够通过距离传感器检测到距离小车的障碍物前提下执行的避障方法，距离避障过程使用了小车左边距离传感器探测数值和右边距离传感器探测数值作为判断依据。所述障碍物探测距离阈值为判断小车前方是否存在障碍物的临界距离值。障碍物探测距离阈值小于距离传感器能够测量的最大距离。

作为本发明的一种实施例，预设障碍物探测距离阈值，例如为400毫米。所述机器人小车有三个距离传感器，其中第一距离传感器和第二距离传感器分别对称设置于小车车头前面板的左右两侧，且所述第一距离传感器和第二距离传感器的连线平行于左右两车轮中心连线。采集所述第一距离传感器和第二距离传感器的距离测量值，第一距离传感器反馈的距离测量值为500毫米，第二距离传感器反馈的距离测量值为300毫米，而300毫米小于预设的障碍物探测距离阈值400毫米，故执行距离避障过程。

作为本发明的一种实施例，预设障碍物探测距离阈值，例如为300毫米。所述机器人小车有三个距离传感器，其中第一距离传感器和第二距离传感器分别对称设置于小车车头前面板的左右两侧，且所述第一距离传感器和第二距离传感器的连线平行于左右两车轮中心连线。采集所述第一距离传感器和第二距离传感器的距离测量值，第一距离传感器和第二距离传感器反馈的距离测量值均为400毫米，说明在机器人小车的行进方向上并没有障碍物，此时继续沿当前行进方向直行，同时重复步骤2。

进一步地，如图3所示，所述平地触碰避障过程包括：

设置单位平地避障距离和单位平地避障角度；所述单位平地避障距离为当小车处于平地状态时的一次避障调整的调整距离，该调整距离一般为50毫米-100毫米；所述单位平地避障角度为当小车处于平地状态时的一次避障调整的调整角度，该角度一般为5°-15°。

所述机器人小车向行进方向的相反方向以当前姿态行进一所述单位平地避障距离；以使机器人小车与所述障碍物由接触状态变为非接触状态，在调整之后与所述障碍物之间有一个所述单位平地避障距离。

作为本发明的一种实施例，预设单位平地避障距离为50毫米，预设单位平地避障角度为10°。所述机器人小车后退50毫米，使机器人小车与所述障碍物由接触状态变为非接触状态。再进一步判断所述电机驱动电流值是否相同。左侧轮对应电机的电机驱动电流值为1.6A，右侧轮对应电机的电机驱动电流值为2A，判断出左侧为电机驱动电流值小的一侧，故机器人小车向左侧旋转10°，此时机器人小车的行进方向照比原行进方向向左调整了10°，沿调整后的车头方向直行。

作为本发明的一种实施例，预设单位平地避障距离为50毫米，预设单位平地避障角度为10°。所述机器人小车后退50毫米，使机器人小车与所述障碍物由接触状态变为非接触状态。再进一步判断所述电机驱动电流值是否相同。左侧轮对应电机的电机驱动电流值为2A，右侧轮对应电机的电机驱动电流值也为2A，此时左右两侧的电机驱动电流值相同，则可以选择向左侧或向右侧旋转10°，并向旋转后的车头行进方向直行。

进一步地，如图4所示，所述爬坡触碰避障过程包括：

设置单位爬坡避障距离和单位爬坡避障角度；所述单位爬坡避障距离为当小车处于爬坡状态时的一次避障调整的调整距离，该调整距离一般为50毫米-100毫米；所述单位爬坡避障角度为当小车处于爬坡状态时的一次避障调整的调整角度，该角度一般为5°-15°。

所述机器人小车向行进方向的相反方向以当前姿态行进一所述单位爬坡避障距离；以使机器人小车与所述障碍物由接触状态变为非接触状态，在调整之后与所述障碍物之间有一个所述单位爬坡避障距离。

作为本发明的一种实施例，预设单位爬坡避障距离为50毫米，预设单位爬坡避障角度为10°。所述机器人小车后退50毫米，使机器人小车与所述障碍物由接触状态变为非接触状态。再进一步判断所述电机驱动电流值是否相同。左侧轮对应电机的电机驱动电流值为1.6A，右侧轮对应电机的电机驱动电流值为2A，判断出左侧为电机驱动电流值小的一侧，故机器人小车向左侧旋转10°，此时机器人小车的行进方向照比原行进方向向左调整了10°，沿调整后的车头方向直行。

作为本发明的一种实施例，预设单位爬坡避障距离为50毫米，预设单位爬坡避障角度为10°。所述机器人小车后退50毫米，使机器人小车与所述障碍物由接触状态变为非接触状态。再进一步判断所述电机驱动电流值是否相同。左侧轮对应电机的电机驱动电流值为2A，右侧轮对应电机的电机驱动电流值也为2A，此时左右两侧的电机驱动电流值相同，则可以选择向左侧或向右侧旋转10°，并向旋转后的车头行进方向直行。

进一步地，如图5所示，所述距离避障过程包括：

作为本发明的一种实施例，预设障碍物探测距离阈值，例如为400毫米。所述机器人小车有三个距离传感器，其中第一距离传感器和第二距离传感器分别对称设置于小车车头前面板的左右两侧，且所述第一距离传感器和第二距离传感器的连线平行于左右两车轮中心连线。采集所述第一距离传感器和第二距离传感器的距离测量值，第一距离传感器反馈的距离测量值为500毫米，第二距离传感器反馈的距离测量值为300毫米，而300毫米小于预设的障碍物探测距离阈值400毫米，判断第一距离传感器的探测距离值500毫米大于第二距离传感器的探测距离值300毫米，故所述机器人小车向第一距离传感器一侧旋转，旋转一角度后，重新采集此时两个距离传感器的距离测量值，分别为750毫米和380毫米，而380毫米小于所述预设的障碍物探测距离阈值400毫米，故需要继续向该方向旋转一角度，重新采集此时两个距离传感器的距离测量值，分别为1000毫米和480毫米，均大于所述预设的障碍物探测距离阈值400毫米，故不再做旋转，沿当前小车车头方向向前直行。

作为本发明的一种实施例，预设障碍物探测距离阈值，例如为300毫米。所述机器人小车有三个距离传感器，其中第一距离传感器和第二距离传感器分别对称设置于小车车头前面板的左右两侧，且所述第一距离传感器和第二距离传感器的连线平行于左右两车轮中心连线。采集所述第一距离传感器和第二距离传感器的距离测量值，第一距离传感器和第二距离传感器反馈的距离测量值均为200毫米，说明在机器人小车的行进方向上的正前方有障碍物，此时所述机器人小车向任意侧旋转，例如向左侧旋转一角度，重新采集此时两个距离传感器的距离测量值，分别为1000毫米和480毫米，均大于所述预设的障碍物探测距离阈值400毫米，故不再做旋转，沿当前小车车头方向向前直行。

进一步地，还包括：

作为本发明的一种实施例，所述爬坡角度阈值设置为20°，所述机器人小车的仰俯角度值为18°，小于所述爬坡角度阈值。所述机器人小车有三个距离传感器，其中第二距离传感器和第三距离传感器分别对称设置于小车车头前面板的正上下位置，且所述第二距离传感器和第三距离传感器的连线垂直于左右两车轮中心连线。采集所述第二距离传感器和第三距离传感器的距离测量值，分别为320毫米和260毫米。故在所述小车行进方向前方存在斜坡。

进一步地，如图6所示，所述斜坡的坡度大小为：

S＝arctan(m/(A-B))+n

作为本发明的一种实施例，第二距离传感器的距离测量值A为300毫米，第三距离传感器的距离测量值B为280毫米，可以得出A≠B，则在机器人小车的行进方向上存在斜坡。而根据第二距离传感器和第三距离传感器安装位置可以得出第二距离传感器和第三距离传感器之间的距离m为10毫米。如果不考虑当前机器人小车自身姿态影响，则斜坡坡度大小S可以通过以下公式计算得出：

S＝arctan(m/(A-B))＝arctan(0.5)＝26.565

即，斜坡坡度大小S为26.565度。

该实施例中的斜坡坡度大小计算过程为假定机器人小车与地面平行的理想状态下，即机器人小车不存在角度偏差的情况。但现实中，由于地面的起伏，机器人小车都会存在一定俯仰角度，此时就需要根据机器人小车所处位置的坡度形成一矫正参数，用于平衡吊斜坡计算值中存在的计算误差。此种方式的前提是机器人小车内置多轴陀螺仪，例如三轴陀螺仪。所述多轴陀螺仪，设置于所述车体内，连接所述处理器，采集所述机器人小车的仰俯角度值，发送至所述处理器。所述多轴陀螺仪用于测量小车行走时的仰俯角数值来判断小车当前是否处于爬坡或越障状态。多轴陀螺仪可以是三轴陀螺仪，能同时测定6个方向的位置、移动轨迹、加速；通过测量角速度，以判别机器人小车的运动状态。

故作为上述实施例的优选实施例，所述斜坡坡度大小S的计算公式可以为：

S＝arctan(m/(A-B))+n

其中，n为矫正参数，由于距离传感器本身的测量误差和小车相对于斜坡的相对位置，该斜坡值存在一定的计算误差，在机器人爬坡过程中，可通过读取陀螺仪的仰俯角参数不断对n进行修改校准，从而是计算方法在不同的应用场景下计算更加准确。

在该实施例中，n为5度，即得到斜坡坡度大小S为26.565度后需要增加5度，作为最终斜坡坡度为31.565度。

本发明通过在机器人小车上融合距离传感器测距以及电机电流检测，实现了障碍物发现，能够解决了传统距离避障方法带来的视角盲区导致无法避障的问题，同时考虑到小车自身姿态对障碍物识别和避障过程的影响，分为平地和爬坡两种状态进行分别判断，并通过障碍物避障方法对障碍物位置进行估判后，进行避障处理，场景适用性更广，能够应用于复杂环境下的避障，成本更低，功能更全面，提高机器人小车的安全性。

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，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

图7示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备700的示意性框图。设备700包括中央处理单元(CPU)701，其可以根据存储在只读存储器(ROM)702中的计算机程序指令或者从存储单元708加载到随机访问存储器(RAM)703中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 703中，还可以存储设备700操作所需的各种程序和数据。CPU 701、ROM 702以及RAM 703通过总线704彼此相连。输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。

设备700中的多个部件连接至I/O接口705，包括：输入单元706，例如键盘、鼠标等；输出单元707，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元708，例如磁盘、光盘等；以及通信单元709，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元709允许设备700通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理单元701执行上文所描述的各个方法和处理，例如第二方面所述的方法。例如，在一些实施例中，第二方面所述的方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元708。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 702和/或通信单元709而被载入和/或安装到设备700上。当计算机程序加载到RAM 703并由CPU 701执行时，可以执行上文描述的第二方面所述的方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU 701可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行第二方面所述的方法。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)等等。

用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本发明的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims

1.一种机器人小车，包括存储器和处理器，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的机器人小车，其特征在于，所述车轮、电机和电流采样电路的个数相同。

3.一种如权利要求1～2所述机器人小车的自主避障方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述平地触碰避障过程包括：

设置单位平地避障距离和单位平地避障角度；

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述爬坡触碰避障过程包括：

设置单位爬坡避障距离和单位爬坡避障角度；

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述距离避障过程包括：

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述斜坡的坡度大小为：

S＝arctan(m/(A-B))+n

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求4～8中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求4～8中任一项所述的方法。