CN108664033A - 一种机器人激光避障的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人激光避障的控制方法，该方法包括上位机根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令；安全控制板根据切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型，并采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号并将激光扫描信号传送至上位机；上位机根据激光扫描信号，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，若存在障碍物，则对机器人进行避障处理。该方法能够实现机器人在多样的工作区域以及多变的移动轨迹下，进行准确的障碍物定位，确保机器人运行的安全性。本发明还公开了一种机器人激光避障的控制系统、机器人以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

Description

一种机器人激光避障的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种机器人激光避障的控制方法；还涉及一种机器人激光避障的控制系统、机器人以及计算机可读存储介质。

背景技术

随着机器人技术的发展，机器人已越来越广泛地应用于各个领域，代替人工完成多项工作。其中，机器人避障已成为保障机器人正常工作的基础与关键。现有机器人激光避障方法，在机器人工作区域或移动轨迹改变时，常常会出现无法定位障碍物，或者障碍物判断错误的情况，从而无法进行有效避障。因此，现有方法已无法满足机器人多样的工作区域与多变的移动轨迹的要求。此外，目前激光扫描避障的处理的设备通常为PLC，而PLC的成本较高、体积较大，从而导致机器人体积较大、避障成本较高。

因此，如何解决上述问题是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人激光避障的控制方法，该方法能够实现机器人在多样的工作区域中或者多变的移动轨迹下，准确进行障碍物定位，确保机器人运行的安全性；本发明的另一目的是提供一种机器人激光避障的控制系统、机器人以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人激光避障的控制方法，所述方法包括：

上位机根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令；

所述安全控制板根据所述切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型，并采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号并将所述激光扫描信号传送至所述上位机；

所述上位机根据所述激光扫描信号，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，若存在障碍物，则对所述机器人进行避障处理。

可选的，所述安全控制板根据所述切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型包括：

所述安全控制板根据所述切换指令控制相应信号继电器导通或关断，以控制所述激光扫描装置将激光扫描类型切换为所述切换指令对应的类型。

可选的，所述对所述机器人进行避障处理包括：

当所述障碍物位于所述当前激光扫描区域的第一激光扫描段时，对所述机器人进行减速处理；

当所述障碍物位于所述当前激光扫描区域的第二激光扫描段时，对所述机器人进行停车处理。

可选的，所述采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号并将所述激光扫描信号传送至所述上位机包括：

通过光耦电路采集所述激光扫描信号，并通过隔离CAN接口将所述激光扫描信号传送至所述上位机。

可选的，所述控制方法还包括：

所述安全控制板驱动相应的指示灯显示所述机器人的运行状态。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种机器人激光避障的控制系统，所述控制系统包括：

上位机，用于根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令，当接收到激光扫描信号时，根据所述激光扫描信号，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，若存在障碍物，则对所述机器人进行避障处理；

所述安全控制板，用于根据所述切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型，采集切换后的激光扫描类型下的所述激光扫描信号并将所述激光扫描信号传送至所述上位机。

可选的，所述安全控制板包括：

信号继电器，用于控制激光扫描装置切换激光扫描类型；

光耦电路，用于采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号；

隔离CAN接口，用于将所述激光扫描信号传送至所述上位机。

可选的，所述安全控制板还包括：

驱动电路，用于驱动相应的指示灯显示所述机器人的运行状态。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种机器人，所述机器人设置有上述任一项所述的机器人激光避障的控制系统。

为解决上述技术问题，本发明还提供了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可实现如上述任一项所述的机器人激光避障的控制方法的步骤。

本发明所提供的机器人激光避障的控制方法，包括上位机根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令；所述安全控制板根据所述切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型，并采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号并将所述激光扫描信号传送至所述上位机；所述上位机根据所述激光扫描信号，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，若存在障碍物，则对所述机器人进行避障处理。

传统的机器人激光避障的方法，其激光扫描类型固定，当机器人的工作区域复杂或者移动轨迹多变时，由于无法适应该复杂的工作区域以及多变的移动轨迹，通常会产生扫描盲区，或者发生定位障碍物错误的情况，使机器人运行的安全性得不到保障。而本发明所提供的机器人激光避障的控制方法，可以在机器人移动过程中，根据工作区域或者移动轨迹的变化情况，适时地切换激光扫描类型，从而可以适应机器人工作区域复杂、移动轨迹多变等情况，从而有效避免了出现扫描盲区或者扫描差错，提高了机器人激光避障的准确率，为机器人运行提供更好的安全保障。

本发明所提供的机器人激光避障的控制系统、机器人以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的机器人激光避障的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种切换激光扫描类型的示意图；

图3为本发明实施例所提供的机器人激光避障的控制系统的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种机器人激光避障的控制方法，该方法能够实现机器人在多样的工作区域中或者多变的移动轨迹下，准确定位障碍物，确保机器人运行的安全性；本发明的另一核心是提供一种机器人激光避障的控制系统、机器人以及计算机可读存储介质，均具有上述技术效果。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的机器人激光避障的控制方法的流程示意图；参考图1可知，该方法可以包括以下步骤：

S100：上位机根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令；

具体的，机器人工作前，上位机首先进行工作区域地图匹配，并为不同工作区域设置不同的激光扫描类型。具体可以根据工作区域的形状、面积等为各工作区域配置与其相适应的激光扫描类型。例如，面积相对较小的工作区域，可以为其配置面积相对小的激光扫描类型，如扇形；可以为面积相对较大的工作区域配置面积相对大的激光扫描类型，如矩形。

机器人工作过程中，上位机根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令。具体而言，当机器人的工作区域发生变化时，上位机可以立即获知机器人当前所在的工作区域，并发送相应的切换指令。例如，机器人由第一工作区域进入到第二工作区域时，上位机可通过导航获知机器人当前所在的工作区域为第二工作区域，由于预先已经为该第二工作区域配置了激光扫描类型，如扇形，于是，此时上位机便将该扇形激光扫描类型对应的切换信号发送至安全控制板。

当机器人的移动轨迹发生变化时，上位机可以立即获知该变化情况，从而发送相应的切换指令。例如，请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种切换激光扫描类型的示意图，图2中，机器人当前位于A点位置，且其当前移动方向为图2中实线箭头所指方向，设为正北方向，且当前激光扫描类型为扇形，如图2中，实线所围扇形区域；之后，机器人需要变换移动方向为东南方向，即图2中虚线箭头所指方向，移动至B点位置，于是，此时，上位机可以向安全控制板发送矩形激光扫描类型所对应的切换指令，从而将扇形切换为矩形，如图2中虚线所围的矩形区域，从而可以避免继续采用扇形激光扫描类型而产生扫描盲区，如图2中斜划线所示区域，进而，确保轨迹变换后的机器人移动的安全性。又例如，机器人发生两车交汇时，上位机依据该情况，向安全控制板发送对应的切换指令，将激光扫描类型切换为小面积的类型，如扇形；又或者，机器人高速、直线移动时，可以切换为大面积的激光扫描面积，如矩形，从而使机器人在高速移动时，获得更好的安全防护。

当然，上述激光扫描类型的种类只是作为个例进行说明，而不是唯一限定。结合实际情况，还可以设定多种激光扫描类型，例如，除扇形、矩形外，还可以设置梯形、圆形等更多的激光扫描类型。具体根据实际需要确定即可，本发明对此不做限定。

S200：安全控制板根据切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型，并采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号并将激光扫描信号传送至上位机；

具体的，安全控制板接收到上位机发送的切换指令后，即可控制激光扫描装置切换激光扫描类型，例如，直接向激光扫描装置发送控制指令来实现激光扫描类型的切换，或者还可以借助于中间介质，例如智能开关来控制激光扫描装置切换激光扫描类型。完成激光扫描类型的切换后，安全控制板进一步采集切换后的激光扫描类型下的激光覆盖区域的激光扫描信号，并将采集的激光扫描信号传送至上位机，以进行后续的分析处理。

其中，安全控制板向上位机发送激光扫描信号的方式可以为通过隔离CAN接口向上位机发送激光扫描信号，还可以为通过WIFI接口向上位机发送激光扫描信号，或者还可以采用其他的方式进行发送，对此，本发明不做具体限定，结合实际需要进行设置即可。

可选的，安全控制板根据切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型包括：安全控制板根据切换指令控制相应信号继电器导通或关断，以控制激光扫描装置将激光扫描类型切换为切换指令对应的类型。

具体的，本实施例通过安全控制板来控制四个继电器导通或关断来实现控制激光扫描装置切换激光扫描类型，如，上位机向安全控制板发送切换指令0001，安全控制板根据该切换指令，控制四个继电器中的一个导通，而另外三个关断，从而，进一步控制激光扫描装置将激光扫描类型切换为切换指令0001对应的类型。

S300：上位机根据激光扫描信号，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，若存在障碍物，则对机器人进行避障处理。

具体的，上位机接收到该激光扫描信号后，便对其进行分析，从而判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，所谓当前激光扫描区域即为扫描激光覆盖的区域，如果当前激光扫描区域存在障碍物，则向相应的控制设备发送避障指令，对机器人进行避障处理。例如，当判断当前激光扫描区域存在障碍物时，上位机可以立即下达停止指令，使机器人立即停止移动，避免与障碍物发生碰撞。或者，还可以下达轨迹更改指令，立即更改机器人的移动轨迹，使机器人继续移动的同时避开障碍物。或者还可以采取其他的方式，进行避障处理。相反，若不存在障碍物，则无需进行任何处理，机器人正常行驶即可。

可选的，对机器人进行避障处理包括：当障碍物位于当前激光扫描区域的第一激光扫描段时，对机器人进行减速处理；当障碍物位于当前激光扫描区域的第二激光扫描段时，对机器人进行停车处理。

具体的，当前激光扫描区域中存在障碍物时，上位机可以根据障碍物与机器人的相对距离的大小，进行相应的避障处理。若障碍物位于当前激光扫描区域的第一激光扫描段，即障碍物距离机器人相对较远时，可以下发减速指令，使机器人减速行驶，但不停止移动；当障碍物位于当前激光扫描区域的第二激光扫描段时，即障碍物距离机器人相对较近时，上位机可以下发停车指令，进而使机器人停止移动。

进一步，若预设时间内，上位机未响应激光扫描信号，则安全控制板的CPU可以直接对激光扫描信号进行分析，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，并在当前激光扫描区域存在障碍物时，对机器人进行避障处理。从而在激光扫描信号传输受阻、或者上位机故障等情况发生时，能够采取应急措施，避免造成避障延误，而使机器人移动安全受到威胁。其中，该应急处理机制下具体的避障处理过程可以参考上述实施例中避障处理方式，在此不再赘述。此外，上述预设时间的具体数值，可以结合实际情况进行确定，在此，本发明不做具体限定。此外，上述安全控制板的CPU可以为PLC设备或者还可以为其他处理器，由于PLC设备的体积大且价格贵。所以，优选的，该CPU可以选择价格便宜，体积相对小的，如单片机等。

综上所述，本发明所提供的机器人激光避障的控制方法，可以在机器人运行过程中，适时地切换激光扫描区域的类型，从而适应机器人工作区域复杂、移动轨迹多变的情况，有效避免出现扫描盲区以及扫描差错，提高机器人激光避障的准确率，为机器人运行提供更好的安全保障。

在上述实施例的基础上，可选的，该控制方法还可以包括：安全控制板驱动相应的指示灯显示机器人的运行状态。

具体的，机器人工作过程中，还可以通过驱动相应的指示灯来显示机器人的运行状态，例如，机器人正常运行时，可以驱动绿色指示灯亮；当机器人运行异常时，可以驱动红色指示灯亮。从而，可以直观、及时地获知机器人的运行状态，方便对机器人进行管理。

本发明还提供了一种机器人激光避障的控制系统，下文描述的该系统可以与上文描述的方法相互对应参照。请参考图3，图3为本发明实施例所提供的机器人激光避障的控制系统的示意图；结合图3可知，该控制系统可以包括：上位机10，安全控制板20；

上位机10，用于根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令，并根据激光扫描信号，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，若存在障碍物，则对所述机器人进行避障处理；

安全控制板20，用于根据切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型，采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号并将激光扫描信号传送至上位机10。

在上述实施例的基础上，可选的，安全控制板10可以包括：

信号继电器，用于控制激光扫描装置切换激光扫描类型；

光耦电路，用于采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号；

隔离CAN接口，用于将所述激光扫描信号传送至所述上位机。

在上述实施例的基础上，可选的，安全控制板10还可以包括：

驱动电路，用于驱动相应的指示灯显示机器人的运行状态。

本发明还提供了一种机器人，该机器人设置有上述所述的机器人激光避障的控制系统，对于本发明所提供的机器人的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如下的步骤：

上位机根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令；安全控制板根据切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型，并采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号并将激光扫描信号传送至所述上位机；上位机根据激光扫描信号，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，若存在障碍物，则对机器人进行避障处理。

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

对于本发明所提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置以及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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每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发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的机器人激光避障的控制方法、系统、机器人以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种机器人激光避障的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

上位机根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令；

所述安全控制板根据所述切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型，并采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号并将所述激光扫描信号传送至所述上位机；

所述上位机根据所述激光扫描信号，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，若存在障碍物，则对所述机器人进行避障处理。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述安全控制板根据所述切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型包括：

所述安全控制板根据所述切换指令控制相应的信号继电器导通或关断，以控制所述激光扫描装置将激光扫描类型切换为所述切换指令对应的类型。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述对所述机器人进行避障处理包括：

当所述障碍物位于所述当前激光扫描区域的第一激光扫描段时，对所述机器人进行减速处理；

当所述障碍物位于所述当前激光扫描区域的第二激光扫描段时，对所述机器人进行停车处理。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号并将所述激光扫描信号传送至所述上位机包括：

通过光耦电路采集所述激光扫描信号，并通过隔离CAN接口将所述激光扫描信号传送至所述上位机。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述安全控制板驱动相应的指示灯显示所述机器人的运行状态。

6.一种机器人激光避障的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

上位机，用于根据机器人的移动轨迹或工作区域的变化情况向安全控制板发送相应的切换指令，当接收到激光扫描信号时，根据所述激光扫描信号，判断当前激光扫描区域是否存在障碍物，若存在障碍物，则对所述机器人进行避障处理；

所述安全控制板，用于根据所述切换指令控制激光扫描装置切换激光扫描类型，并采集切换后的激光扫描类型下的所述激光扫描信号并将所述激光扫描信号传送至所述上位机。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述安全控制板包括：

信号继电器，用于控制激光扫描装置切换激光扫描类型；

光耦电路，用于采集切换后的激光扫描类型下的激光扫描信号；

隔离CAN接口，用于将所述激光扫描信号传送至所述上位机。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述安全控制板还包括：

驱动电路，用于驱动相应的指示灯显示所述机器人的运行状态。

9.一种机器人，其特征在于，所述机器人设置有权利要求6至8任一项所述的机器人激光避障的控制系统。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，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可实现如权利要求1至5任一项所述的机器人激光避障的控制方法的步骤。