CN106125732A - 一种基于红外线的自动避障跟随方法及系统 - Google Patents

一种基于红外线的自动避障跟随方法及系统 Download PDF

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游子威
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深圳中盛智兴科技有限公司
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0242Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using non-visible light signals, e.g. IR or UV signals

Abstract

本发明公开了一种基于红外线的自动避障跟随方法及系统,所述方法包括:跟随步骤,避障步骤,所述系统包括:跟随装置和被跟随装置,所述跟随装置包括:第一红外接收模块,跟随单元,红外发射模块,第二红外接收单元,避障单元;被跟随装置包括:红外发送模块。本发明通过实时发射和接收红外线信号,确定并保存预设时间内的跟随方向和相关障碍信息,通过这2组数据确定跟随避障路线,使得路线确定不再单独以当前的逻辑关系确定,而是通过过去和现在2种状态综合判断,使得跟随装置不容易陷入夹角障碍,避免了遇到复杂地形,陷入死胡同不停打转。本发明作为一种基于红外线的自动避障跟随方法及系统,广泛适用于自动避障跟随技术领域。

Description

一种基于红外线的自动避障跟随方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及自动避障跟随技术领域,尤其涉及一种基于红外线的自动避障跟随方法及系统。
背景技术
[0002]随着工业4.0时代的到来,智能化产品不断涌现在人们的工作和娱乐中(如工业智能机器人、智能玩具等),自主移动导航已经被广泛智能机器人研究领域的一个重要方向,而实时避障算法是自主移动机器人导航中的一个关键问题,特别是未知动态环境下的机器人避障算法更是自主移动机器人系统能够得到成功应用的关键。
[0003] —般的避障寻路算法仅仅根据当前的障碍数据和控制器方向数据作为判断下一次动作的依据,这样处理逻辑简单,当前逻辑与上一时刻系统状态没有任何依赖关系,但是遇到复杂地形,周围障碍物较多的情况下,有可能陷入死胡同不停打转。
发明内容
[0004]为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种带有记忆性的、灵活的、防止原地打转的基于红外线的自动避障跟随方法及系统。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种基于红外线的自动避障跟随方法,其包括:
跟随步骤:跟随装置接收来自被跟随装置实时发射的红外控制信号,根据接收到的红外控制信号的方向确定被跟随装置的方向并保存,跟随装置沿着被跟随装置的方向移动;避障步骤:跟随装置向四周实时发射红外测障信号,根据反射回来的红外测障信号确定各个方向的障碍信息并保存预设时间内的障碍信息,跟随装置根据预设时间内的障碍信息作为依据进行转弯,以避开障碍,然后继续沿着被跟随装置的方向移动。
[0006]进一步,所述避障步骤还包括:跟随装置在原地连续转弯时,转弯会不停的增大转弯摆角直至脱离障碍。
[0007]进一步,所述避障步骤还包括:当跟随装置的转弯频率高于预设值时,在一定的预设时间内优先避开障碍物,无视红外控制信号;当超出预设时间之后跟随装置继续沿着被跟随装置的方向移动。
[0008]进一步,所述跟随装置通过设置于4个方向的红外接收头,接收各个方向的红外信号。
[0009]进一步,所述红外控制信号与红外测障信号为不同的编码,根据红外编码判断出控制器方向和各方向当前的障碍。
[0010]进一步,跟随装置向四周实时发射红外测障信号可检测出跟随装置与障碍和被跟随装置之间的距离与方向,跟随装置根据距离与方向,规划出避障移动路线与移动速度。[0011 ]另外本发明还提供了一种基于红外线的自动避障跟随系统,其用于实施上述的基于红外线的自动避障跟随方法,其包括:跟随装置和被跟随装置,
所述跟随装置包括: 第一红外接收模块,用于接收来自被跟随装置实时发出的红外控制信号;
跟随单元,用于根据接收到的红外控制信号的方向确定被跟随装置的方向并保存,跟随装置沿着被跟随装置的方向移动;
红外发射模块,用于向四周实时发射红外测障信号;
第二红外接收单元,用于接收跟随装置向四周实时发射的红外测障信号;
避障单元,用于根据反射回来的红外测障信号确定各个方向的障碍信息并保存预设时间内的障碍信息,跟随装置根据预设时间内的障碍信息作为依据进行转弯,以避开障碍,然后继续沿着被跟随装置的方向移动;
所述被跟随装置包括:
红外发送模块,用于向跟随装置实时发送红外控制信号。
[0012]本发明的有益效果是:本发明通过实时发射和接收红外线信号,确定并保存预设时间内的跟随方向和相关障碍信息,通过这2组数据确定跟随避障路线,使得路线确定不再单独以当前的逻辑关系确定,而是通过过去和现在2种状态综合判断,使得跟随装置不容易陷入夹角障碍,避免遇到复杂地形时,陷入死胡同不停打转。
附图说明
[0013]下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
图1是本发明一具体实施例的流程图。
具体实施方式
[0014]需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0015]如图1所示,一种基于红外线的自动避障跟随方法,其包括:
跟随步骤:跟随装置接收来自被跟随装置实时发射的红外控制信号,根据接收到的红外控制信号的方向确定被跟随装置的方向并保存,跟随装置沿着被跟随装置的方向移动;避障步骤:跟随装置向四周实时发射红外测障信号,根据反射回来的红外测障信号确定各个方向的障碍信息并保存,跟随装置根据障碍信息进行转弯,以避开障碍,然后继续沿着被跟随装置的方向移动。
[0016]跟随装置四个朝向上各安放一个红外接收头,红外接收头周围有屏蔽遮罩来限制可接收光线范围,根据4个接收头可以收到不同方向上的红外编码。跟随装置和被跟随装置上各安放若干个红外发射管,以支持向空间各方向发送红外编码信号,跟随装置发射的是测障碍信号,被跟随装置发射的控制信号,不同的信号有不同的红外编码,由此可以根据红外编码判断出控制器方向和各方向当前的障碍。
[0017]进一步作为优选的实施方式,所述避障步骤还包括:跟随装置在原地连续转弯时,转弯会不停的增大转弯摆角直至脱离障碍。跟随装置在遇到障碍的时候,会预设时间内的跟随方向和相关障碍信息做转弯处理,因为转弯的时候还有可能会遇到新的障碍(夹角障碍),此时系统有可能会原地来回转弯摆动(例如左转的避障,结果左边又遇到新障碍,则又会右转),在转弯过程中系统会有转弯时间值,连续转弯会不停的增大转弯时间值,以免来回摆动角度不变。
[0018]进一步作为优选的实施方式,所述避障步骤还包括:当跟随装置的转弯频率高于预设值时,在一定的预设时间内优先避开障碍物,无视红外控制信号;当超出预设时间之后跟随装置继续沿着被跟随装置的方向移动。跟随装置在连续转弯下会计算转弯频率,转弯频率超过一定阈值的时候,表明此时陷入了障碍当中,在一定的预设时间内优先避开障碍物,无视红外控制信号;当超出预设时间之后跟随装置继续沿着被跟随装置的方向移动,逃离障碍。
[0019]进一步作为优选的实施方式,所述跟随装置通过设置于4个方向的红外接收头,接收各个方向的红外信号,4个接收头分别处理红外信号,然后将收到的信号拿去更新数据模型,数据模型主要有2个,一个是存储被跟随装置方向的数据模型,还有一个是存储各方向障碍情况的数据模型,通过4个方向这样的设置,可辨别出接收到的红外线信号的方向。所述红外控制信号与红外测障信号为不同的编码,根据红外编码判断出控制器方向和各方向当前的障碍。
[0020]进一步作为优选的实施方式,跟随装置向四周实时发射红外测障信号可检测出跟随装置与障碍和被跟随装置之间的距离与方向,跟随装置根据距离与方向,规划出避障移动路线与移动速度。避免被跟随装置与跟随装置和障碍的距离处于一个相对合理的范围内,以防止跟随装置与被跟随装置和障碍的距离过近,导致相撞。
[0021]另外本发明还提供了一种基于红外线的自动避障跟随系统,其用于实施上述的基于红外线的自动避障跟随方法,其包括:跟随装置和被跟随装置,
所述跟随装置包括:
第一红外接收模块,用于接收来自被跟随装置实时发出的红外控制信号;
跟随单元,用于根据接收到的红外控制信号的方向确定被跟随装置的方向并保存,跟随装置沿着被跟随装置的方向移动;
红外发射模块,用于向四周实时发射红外测障信号;
第二红外接收单元,用于接收跟随装置向四周实时发射的红外测障信号;
避障单元,用于根据反射回来的红外测障信号确定各个方向的障碍信息并保存,跟随装置根据障碍信息进行转弯,以避开障碍,然后继续沿着被跟随装置的方向移动;
所述被跟随装置包括:
红外发送模块,用于向跟随装置实时发送红外控制信号。
[0022]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种基于红外线的自动避障跟随方法,其特征在于,其包括: 跟随步骤:跟随装置接收来自被跟随装置实时发射的红外控制信号,根据接收到的红外控制信号的方向确定被跟随装置的方向并保存,跟随装置沿着被跟随装置的方向移动; 避障步骤:跟随装置向四周实时发射红外测障信号,根据反射回来的红外测障信号确定各个方向的障碍信息并保存预设时间内的障碍信息,跟随装置根据预设时间内的障碍信息作为依据进行转弯,以避开障碍,然后继续沿着被跟随装置的方向移动。
2.根据权利要求1所述的基于红外线的自动避障跟随方法,其特征在于,所述避障步骤还包括: 跟随装置在原地连续转弯时,转弯会不停的增大转弯摆角直至脱离障碍。
3.根据权利要求1或2所述的基于红外线的自动避障跟随方法,其特征在于:所述避障步骤还包括: 当跟随装置的转弯频率高于预设值时,在一定的预设时间内优先避开障碍物,无视红外控制信号;当超出预设时间之后跟随装置继续沿着被跟随装置的方向移动。
4.根据权利要求1所述的基于红外线的自动避障跟随方法,其特征在于:所述跟随装置通过设置于4个方向的红外接收头,接收各个方向的红外信号。
5.根据权利要求1所述的基于红外线的自动避障跟随方法,其特征在于:所述红外控制信号与红外测障信号为不同的编码,根据红外编码判断出控制器方向和各方向当前的障碍。
6.根据权利要求4或5所述的基于红外线的自动避障跟随方法,其特征在于:跟随装置向四周实时发射红外测障信号可检测出跟随装置与障碍和被跟随装置之间的距离与方向,跟随装置根据距离与方向,规划出避障移动路线与移动速度。
7.—种基于红外线的自动避障跟随系统,其特征在于,其用于实施如权利要求1至6所述的基于红外线的自动避障跟随方法,其包括:跟随装置和被跟随装置, 所述跟随装置包括: 第一红外接收模块,用于接收来自被跟随装置实时发出的红外控制信号; 跟随单元,用于根据接收到的红外控制信号的方向确定被跟随装置的方向并保存,跟随装置沿着被跟随装置的方向移动; 红外发射模块,用于向四周实时发射红外测障信号; 第二红外接收单元,用于接收跟随装置向四周实时发射的红外测障信号; 避障单元,用于根据反射回来的红外测障信号确定各个方向的障碍信息并保存预设时间内的障碍信息,跟随装置根据预设时间内的障碍信息作为依据进行转弯,以避开障碍,然后继续沿着被跟随装置的方向移动; 所述被跟随装置包括: 红外发送模块,用于向跟随装置实时发送红外控制信号。
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