CN109015643A - 一种行走机器人行走线路控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及行走机器人控制技术领域，尤其涉及一种行走机器人行走路线控制方法。该行走机器人行走线路控制方法中，第一图像采集单元和第二图像采集单元获取前方物体位置信息，控制器将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图中，控制器判断前方物体是否位于预先行走路线上，若前方物体位于所述预先行走路线上，则所述控制器重新规划行走机器人的行走路线，若前方物体未位于所述预先行走路线上，则所述控制器控制所述行走机器人按预先行走路线行走。

Description

一种行走机器人行走线路控制方法

技术领域

本发明涉及行走机器人控制技术领域，尤其涉及一种行走机器人行走路线控制方法。

背景技术

行走机器人早在20世纪80年代就已经面世了，随着玩具机器人技术领域的进一步发展，机器人行走技术日异月新，有模拟人行走的，有安装滚轮行走的，也有安装舵机带动行走的。机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。随着机器人行业的迅猛发展，出现了许多取代人类工作的机器人，例如在生产业、建筑业，或是危险的工作等行业。

移动机器人是机器人学中的一个重要分支，它是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合智能控制系统。一个完整的移动机器人系统通常由三个部分组成：移动机构、感知系统和控制系统。移动机构是机器人的载体，决定机器人的运动空间，感知系统一般采用CCD摄像机、激光测距仪、超声传感器、接触和接近传感器、红外线传感器和雷达定位传感器、全球定位传感器等。移动机器人控制系统相当于人的大脑和神经系统，它综合感知系统获取的环境信息并控制移动机构产生相应的动作。

机器人移动方式有轮式、履带式以及腿足式。轮式和履带式在生活各领域已得到广泛应用，而腿足式还处于不断突破的上升期，还有很多创新点可以被发掘。腿足式具有前两种移动方式不具有的优势，腿足式移动机构具有多自由度，运动更具灵活性，能比较容易跨越障碍物体，对复杂地形有较强的适应能力。目前，基于偶数条腿部能加强机器人行走稳定性的特点，腿部机器人研究中较多的有双足、四足、六足机器人，它可以通过调节腿的长度保持身体水平也可以通过调节腿的伸展程度调整重心的位置因此不易翻倒稳定性更高。

行走机器人通常在控制器中预先规划好行走路线，但是如果在预先规划好的路线中出线障碍物，行走机器人在躲避障碍物的过程中，很容易触碰到障碍物，从而使得行走机器人容易被碰到或者容易偏离预先的规划路线。

因此，如何在行走机器人行走过程中合理控制行走机器人的行走路线，以避免行走机器人有效躲避障碍物，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种行走机器人行走线路控制方法，在行走机器人行走过程中合理控制行走机器人的行走路线，以避免行走机器人有效躲避障碍物。

为了实现上述目的，本发明提供了一种行走机器人行走线路控制方法，所述行走机器人包括头部单元、躯干单元、行走单元、手臂单元及控制器，所述头部单元并排设有用于采集前方物体位置信息的第一图像采集单元、第二图像采集单元，所述行走单元的底部设有用于检测行走单元是否触地的接近度传感器，所述行走单元还设有伺服电机，所述控制器控制所述伺服电机驱动所述行走单元进行动作；所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元获取前方物体位置信息，所述控制器将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图中，所述控制器判断前方物体是否位于预先行走路线上，若前方物体位于所述预先行走路线上，则所述控制器重新规划行走机器人的行走路线，若前方物体未位于所述预先行走路线上，则所述控制器控制所述行走机器人按预先行走路线行走。

优选的，所述控制器重新规划行走机器人的行走路线，包括：所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元获取前方物体的轮廓尺寸信息，从所述轮廓尺寸信息中获取所述前方物体轮廓的最外侧位置点O，以所述最外侧位置点O为圆心、以所述行走机器人的最小转弯半径r为半径做行走圆弧，获取所述行走机器人所在位置A与所述行走圆弧的第一切线及切点C，所述行走机器人沿所述第一切线运动至C点，再沿所述行走圆弧行走预设弧段CD后从所述D点运动至所述预先行走路线上的E点，再沿所述预先行走路线继续行走。

优选的，所述第一图像采集单元、第二图像采集单元均包括距离传感器、摄像头、麦克风及扬声器，所述距离传感器用于检测前方物体至行走机器人的距离，所述摄像头用于采集前方物体图像信息，所述麦克风用于接收操作命令，所述扬声器用于发出警报信息。

优选的，所述距离传感器用于检测所述行走机器人与前方物体之间的距离，若所述行走机器人与前方物体之间的距离小于预设值，则所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元获取前方物体位置信息，所述控制器将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图中。

优选的，所述控制器将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图之后，更新所述预先行走路线地图。

优选的，在所述行走机器人行走过程中，所述接近度传感器检测到行走单元底部未与地面接触时，所述控制器调整所述行走单元的行走姿态，以使得行走单元以预设的姿态进行行走。

优选的，所述控制器获取第一图像采集单元、第二图像采集单元分别采集的第一图像、第二图像，所述控制器获取所述第一图像、第二图像与预设点的距离视差，根据所述距离视差确定所述前方物体的位置信息。

本发明提供的行走机器人行走路线控制方法，采用第一图像采集单元和所述第二图像采集单元获取前方物体位置信息，并所述控制器将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图中，所述控制器判断前方物体是否位于预先行走路线上，若前方物体位于所述预先行走路线上，则所述控制器重新规划行走机器人的行走路线，若前方物体未位于所述预先行走路线上，则所述控制器控制所述行走机器人按预先行走路线行走。这种方法可以有效避开障碍物，同时在经过障碍物时，可以避免与障碍物的碰撞，确保行走机器人在行走过程中，不会被障碍物碰到。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例提供的行走机器人行走路线控制方法的流程示意图；

图2为本发明一种具体实施例提供的行走机器人的结构示意图；

图3为本发明中行走机器人的行走路线示意图。

其中，图1-图3中：

头部单元1、第一图像采集单元11、第二图像采集单元12、躯干单元2、行走单元3、手臂单元4、控制器5。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

请参看图1、图2，图1为本发明一种具体实施例提供的行走机器人行走路线控制方法的流程示意图；图2为本发明一种具体实施例提供的行走机器人的结构示意图。

如图1、图2所示，本发明提供的行走机器人行走路线控制方法，其中，行走机器人包括头部单元1、躯干单元2、行走单元3、手臂单元4及控制器5，所述头部单元1并排设有用于采集前方物体位置信息的第一图像采集单元11、第二图像采集单元12，所述行走单元3的底部设有用于检测行走单元3是否触地的接近度传感器，所述行走单元3还设有伺服电机，所述控制器5控制所述伺服电机驱动所述行走单元3进行动作；所述第一图像采集单元11和所述第二图像采集单元12获取前方物体位置信息，所述控制器5将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图中，所述控制器5判断前方物体是否位于预先行走路线上，若前方物体位于所述预先行走路线上，则所述控制器5重新规划行走机器人的行走路线，若前方物体未位于所述预先行走路线上，则所述控制器5控制所述行走机器人按预先行走路线行走。

本发明提供的行走机器人行走路线控制方法，采用第一图像采集单元11和所述第二图像采集单元12获取前方物体位置信息，并所述控制器5将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图中，所述控制器5判断前方物体是否位于预先行走路线上，若前方物体位于所述预先行走路线上，则所述控制器5重新规划行走机器人的行走路线，若前方物体未位于所述预先行走路线上，则所述控制器5控制所述行走机器人按预先行走路线行走。这种方法可以有效避开障碍物，同时在经过障碍物时，可以避免与障碍物的碰撞，确保行走机器人在行走过程中，不会被障碍物碰到。

优选的方案中，所述控制器5重新规划行走机器人的行走路线，具体可以采用以下方案。

如图3所示，行走机器人所在位置为A点，直线AE为行走机器人的预先行走路线，当行走机器人距离前方物体预设位置时，所述第一图像采集单元11和所述第二图像采集单元12获取前方物体的轮廓尺寸信息，从所述轮廓尺寸信息中获取所述前方物体轮廓的最外侧位置点O，以所述最外侧位置点O为圆心、以所述行走机器人的最小转弯半径r为半径做行走圆弧，获取所述行走机器人所在位置A与所述行走圆弧的第一切线及切点C，所述行走机器人沿所述第一切线运动至C点，再沿所述行走圆弧行走预设弧段CD后从所述D点运动至所述预先行走路线上的E点，再沿所述预先行走路线继续行走。

可以理解的是，上述的预设弧段CD的长度为所述行走机器人可以顺利绕过前方物体的长度即可，从E点做行走圆弧的切线，该切线与行走圆弧的切点为D’，预设弧段CD的长度大于弧段CD’。

这种方案中，对于具有转弯半径的行走机器人，行走机器人在绕过前方物体时，在行走最短距离的情况下，行走机器人不会触碰到前方物体，在最短的时间内快速安全通过前方物体

优选的方案中，所述第一图像采集单元11、第二图像采集单元12均包括距离传感器、摄像头、麦克风及扬声器，所述距离传感器用于检测前方物体至行走机器人的距离，所述摄像头用于采集前方物体图像信息，所述摄像头可以为CCD摄像机，所述麦克风用于接收操作命令，所述扬声器用于发出警报信息。

优选的方案中，所述距离传感器用于检测所述行走机器人与前方物体之间的距离，若所述行走机器人与前方物体之间的距离小于预设值，则所述第一图像采集单元11和所述第二图像采集单元12获取前方物体位置信息，所述控制器5将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图中，以获取行走机器人绕过前方物体时的最短距离。

优选的方案中，所述控制器5将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图之后，更新所述预先行走路线地图，行走机器人再次经过此路线时，可以按照更新后的行走路线地图就行行走。

优选的方案中，在所述行走机器人行走过程中，所述接近度传感器检测到行走单元3底部未与地面接触时，所述控制器5调整所述行走单元3的行走姿态，以使得行走单元3以预设的姿态进行行走。当行走机器人的行走路线上出线台阶或者凹坑时，通过接近度传感器检测行走单元3底部是否与地面接触，获取路况信息，控制器5控制行走单元3的姿态，以使得行走单元3的行走姿态与当前路况相匹配，从而使得行走机器人能顺利行走。

优选的方案中，所述控制器5获取第一图像采集单元11、第二图像采集单元12分别采集的第一图像、第二图像，所述控制器5获取所述第一图像、第二图像与预设点的距离视差，根据所述距离视差确定所述前方物体的位置信息，从而可以准确确定前方物体的位置信息。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种行走机器人行走线路控制方法，其特征在于，所述行走机器人包括头部单元、躯干单元、行走单元、手臂单元及控制器，所述头部单元并排设有用于采集前方物体位置信息的第一图像采集单元、第二图像采集单元，所述行走单元的底部设有用于检测行走单元是否触地的接近度传感器，所述行走单元还设有伺服电机，所述控制器控制所述伺服电机驱动所述行走单元进行动作；所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元获取前方物体位置信息，所述控制器将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图中，所述控制器判断前方物体是否位于预先行走路线上，若前方物体位于所述预先行走路线上，则所述控制器重新规划行走机器人的行走路线，若前方物体未位于所述预先行走路线上，则所述控制器控制所述行走机器人按预先行走路线行走。

2.根据权利要求1所述的行走机器人行走路线控制方法，其特征在于，所述控制器重新规划行走机器人的行走路线，包括：所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元获取前方物体的轮廓尺寸信息，从所述轮廓尺寸信息中获取所述前方物体轮廓的最外侧位置点O，以所述最外侧位置点O为圆心、以所述行走机器人的最小转弯半径r为半径做行走圆弧，获取所述行走机器人所在位置A与所述行走圆弧的第一切线及切点C，所述行走机器人沿所述第一切线运动至C点，再沿所述行走圆弧行走预设弧段CD后从所述D点运动至所述预先行走路线上的E点，再沿所述预先行走路线继续行走。

3.根据权利要求1所述的行走机器人行走路线控制方法，其特征在于，所述第一图像采集单元、第二图像采集单元均包括距离传感器、摄像头、麦克风及扬声器，所述距离传感器用于检测前方物体至行走机器人的距离，所述摄像头用于采集前方物体图像信息，所述麦克风用于接收操作命令，所述扬声器用于发出警报信息。

4.根据权利要求1所述的行走机器人行走路线控制方法，其特征在于，所述距离传感器用于检测所述行走机器人与前方物体之间的距离，若所述行走机器人与前方物体之间的距离小于预设值，则所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元获取前方物体位置信息，所述控制器将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图中。

5.根据权利要求1所述的行走机器人行走路线控制方法，其特征在于，所述控制器将所述位置信息映射至机器人预先行走路线地图之后，更新所述预先行走路线地图。

6.根据权利要求1所述的行走机器人行走路线控制方法，其特征在于，在所述行走机器人行走过程中，所述接近度传感器检测到行走单元底部未与地面接触时，所述控制器调整所述行走单元的行走姿态，以使得行走单元以预设的姿态进行行走。

7.根据权利要求1所述的行走机器人行走路线控制方法，其特征在于，所述控制器获取第一图像采集单元、第二图像采集单元分别采集的第一图像、第二图像，所述控制器获取所述第一图像、第二图像与预设点的距离视差，根据所述距离视差确定所述前方物体的位置信息。