CN109276193A - 一种可调节高度位置的机器人及避障方法 - Google Patents

一种可调节高度位置的机器人及避障方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109276193A
CN109276193A CN201811346545.2A CN201811346545A CN109276193A CN 109276193 A CN109276193 A CN 109276193A CN 201811346545 A CN201811346545 A CN 201811346545A CN 109276193 A CN109276193 A CN 109276193A
Authority
CN
China
Prior art keywords
height
robot
laser radar
dimensional structure
barrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811346545.2A
Other languages
English (en)
Inventor
孙立宁
瞿卫新
吴兵勇
杨兆锁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Su Robot Intelligent Equipment Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Su Robot Intelligent Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Su Robot Intelligent Equipment Co Ltd filed Critical Suzhou Su Robot Intelligent Equipment Co Ltd
Priority to CN201811346545.2A priority Critical patent/CN109276193A/zh
Publication of CN109276193A publication Critical patent/CN109276193A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/24—Floor-sweeping machines, motor-driven
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4011—Regulation of the cleaning machine by electric means; Control systems and remote control systems therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4061—Steering means; Means for avoiding obstacles; Details related to the place where the driver is accommodated
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Abstract

本发明公开了一种可调节高度位置的机器人，包括机器人本体以及设置在机器人本体上的激光雷达，所述激光雷达与机器人本体之间设置有高度调节组件；以及提供一种避障方法。本发明所用的激光雷达能够不占用机器人高度，运行覆盖率广，避障效果好。

Description

一种可调节高度位置的机器人及避障方法
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种可调节高度位置的机器人及避障方法。
背景技术
激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。
在机器人领域(agv智能小车，扫地机器人，各种服务机器人)，激光雷达用来创建地图，路径规划，自主导航，归航充电，自主避障。
一些知名扫地机企业，科沃斯，小米等的产品上都有用激光雷达建立地图，弓子形路径规划；也有自动导引运输车(agv智能小车)上采用激光雷达来进行自主定位，规划；在无人驾驶汽车更是大量的运用激光雷达装置来进行自主的规划路线；以及在无人飞行器也是有高精度的激光雷达来进行自主避障，自主定高等等。
但是激光雷达装置固定在机器上只能建立单一的二维平面地图，自主避障有很大的局限性。特别是在激光雷达在扫地机器人上是固定在机器的顶面，增加了整机的高度，沙发，床底限制钻入，从而使得由于激光雷达的高度使机器的运行覆盖率偏低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可调节高度位置的机器人及避障方法，所用的激光雷达能够不占用机器人高度，运行覆盖率广，避障效果好。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可调节高度位置的机器人，包括机器人本体以及设置在机器人本体上的激光雷达，所述激光雷达与机器人本体之间设置有高度调节组件。
进一步的，所述高度调节组件设置在机器人本体内部，所述高度调节组件用于带动激光雷达在高度方向上移动。
进一步的，所述高度调节组件为丝杆螺旋升降器、升降连杆升降器、齿轮齿条升降器或链条升降器。
进一步的，所述激光雷达通过高度调节组件调节高度后，激光雷达能够隐藏设置在机器人本体内。
根据上述可调节高度位置的机器人，还提供一种避障方法，其包括以下步骤：
步骤1)激光雷达在当前高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图；
步骤2)高度调节组件控制激光雷达移动调节高度至下一高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图，并持续重复步骤2直至达到高度调节组件的调节高度设定上限；
步骤3)将步骤1)和步骤2)中建立的二维结构环境地图合并建立三维结构环境地图；
步骤4)在三维结构环境地图中对不同高度、位置的障碍物进行标识，根据不同高度、位置的障碍物进行规划路径；
其中，当机器人本体能够通过但激光雷达无法通过时，高度调节组件带动激光雷达隐藏在机器人本体内。
进一步的，所述二维结构环境地图由激光雷达在一固定高度或角度生成，在该固定高度平面内由点生成线，边，角，再生成整个平面地图，得到有物体形状的点云平面图，多个二维结构环境地图的点云平面图利用叠加组合运算修正，生成整个立体的环境地图，即三维结构环境地图。
进一步的，在三维结构环境地图中，标定障碍物的方法为:在生成的地图中，将具有点线组合而成的物体形状均标定为障碍物，再把这些数据导入到机器人的大脑中，以便机器人时时都能识别周围的环境地图，机器人行走中则可选择最优路径规划，规避障碍物。
本发明的有益效果：
1、可以调节激光雷达的高度，不占机器高度空间，可以钻入较矮的桌腿，沙发，座椅，床底，运行覆盖率能得到大大的提升；
2、搭载激光雷达建立三维地图，能进行精确的自我定位，机器人对环境的识别度更高，提高运行效率，保证移动稳定性，避免出现碰撞事故。
附图说明
图1是本发明的机器人整体结构示意图；
图2是本发明的激光雷达伸出时使用示意图；
图3是本发明的激光雷使用过程中高度下降的使用示意图；
图4是本发明的激光雷影藏时的使用示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1至图4所示，本发明的可调节高度位置的机器人的一实施例，包括机器人本体1以及设置在机器人本体上的激光雷达2，激光雷达与机器人本体之间设置有高度调节组件3，高度调节组件用于调节激光雷达扫描平面高度方向上的位置，因此能够在不同的高度上扫描出不同但平行的二维结构环境地图；并且由于激光雷达能够升降，激光雷达通过高度调节组件调节高度后，激光雷达能够隐藏设置在机器人本体内，因此机器人本体能够在更宽泛的活动空间中移动，运行覆盖率能得到大大的提升。
上述的高度调节组件为丝杆螺旋升降器、升降连杆升降器、齿轮齿条升降器或链条升降器，当然也可以是其他用于升降的部件。
在一实施例中，机器人可以根据不同高度的二维结构环境地图进行判断障碍物，通过多层二维结构环境地图的障碍物汇集，达到有效壁障的目的，降低了单一二维结构环境地图中存在遗漏障碍物的问题。
在一实施例中，为了进一步提高运行稳定性和壁障良率，在根据上述可调节高度位置的机器人，还提供一种避障方法，其包括以下步骤：
首先由激光雷达在当前高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图，可以从高度最高点朝向最低点移动，也可以从高度最低点朝向最高点移动；高度调节组件控制激光雷达移动调节高度至下一高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图，并持续移动建立不同高度下额二维结构环境地图，直至达到高度调节组件的调节高度设定上限，根据需求，移动调节高度可以设定；
随后将上述所建立的所有的二维结构环境地图合并建立三维结构环境地图；
在三维结构环境地图中需要对不同高度、位置的障碍物进行标识，根据不同高度、位置的障碍物进行规划路径；在三维结构环境地图中能够全面的找出障碍物，壁障效果明显，更方便机器人在平面地图的定位，导航。同时又有高度方向的定位，避障，让机器更能适应一个处于动态的环境当中，比如说机器人在运行过程当中，前方有一处悬空的栏杆(障碍物)，如果机器人仅有二维结构环境地图，机器人是不能识别，还是会往前碰撞，恶劣的话会把机器人碰坏，这时有三维结构地图，机器人就有高度方向的结构环境地图就可以躲避障碍物，进行自主的避障；
为了能够更好地使用，当机器人本体能够通过但激光雷达无法通过时，高度调节组件带动激光雷达隐藏在机器人本体内，机器人的高度能够变化。
通过上述方式，机器人搭载激光雷达建立三维结构环境地图，能进行精确的自我定位，机器人对环境的识别度更高了；扫地机器人的运行覆盖率能得到大大的提升，可以钻入较矮的桌腿，沙发，座椅，床底；可以更好推动产业技术水平的提升，促进行业的发展，并且为研究前沿的技术提供更好平台。
具体的，二维结构环境地图合并建立三维结构环境地图的方法如下：激光雷达在一固定高度或角度，则可生成该平面360度方向有物体形状的点云平面图，由点生成线，边，角，再生成整个平面地图，调节一个单元的高度或角度，则在空间Z轴上进行变化，有了几个高度角度的物体所有点云平面图，利用叠加组合运算修正，生成整个立体的环境地图，即三维结构环境地图。
特别在建立三维结构环境地图中，由于机器人会移动，因此二维结构环境地图并不是在同一圆心上建立的，在建立时，第一个二维结构环境地图首先标定第一建立圆心，然后进行二维结构环境地图建立，随后在下一个二维结构环境地图建立时，记录第二建立圆心，并记录第二建立圆心以第一建立圆心基准点的偏移距离和偏移方向，参照上述方式将后续的多个二维结构环境地图建立并记录；最终根据偏移距离和偏移方向将多个二维结构环境地图重叠合并得到三维结构环境地图，该方式能够在移动中建立，提高智能化水平。
在三维结构环境地图中，标定障碍物的方法为:在生成的地图中，将具有点线组合而成的物体形状均标定为障碍物，再把这些数据导入到机器人的大脑中，以便机器人时时都能识别周围的环境地图，机器人行走中则可选择最优路径规划，规避障碍物。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种可调节高度位置的机器人，其特征在于，包括机器人本体以及设置在机器人本体上的激光雷达，所述激光雷达与机器人本体之间设置有高度调节组件。
2.如权利要求1所述的可调节高度位置的机器人，其特征在于，所述高度调节组件设置在机器人本体内部，所述高度调节组件用于带动激光雷达在高度方向上移动。
3.如权利要求2所述的可调节高度位置的机器人，其特征在于，所述高度调节组件为丝杆螺旋升降器、升降连杆升降器、齿轮齿条升降器或链条升降器。
4.如权利要求2所述的可调节高度位置的机器人，其特征在于，所述激光雷达通过高度调节组件调节高度后，激光雷达能够隐藏设置在机器人本体内。
5.一种避障方法，其特征在于，包括上述权利要求1-4任意一项所述的可调节高度位置的机器人，其包括以下步骤：
步骤1)激光雷达在当前高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图；
步骤2)高度调节组件控制激光雷达移动调节高度至下一高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图，并持续重复步骤2直至达到高度调节组件的调节高度设定上限；
步骤3)将步骤1)和步骤2)中建立的二维结构环境地图合并建立三维结构环境地图；
步骤4)在三维结构环境地图中对不同高度、位置的障碍物进行标识，根据不同高度、位置的障碍物进行规划路径；
其中，当机器人本体能够通过但激光雷达无法通过时，高度调节组件带动激光雷达隐藏在机器人本体内。
6.如权利要求5所述的避障方法，其特征在于，所述二维结构环境地图由激光雷达在一固定高度或角度生成，在该固定高度平面内由点生成线，边，角，再生成整个平面地图，得到有物体形状的点云平面图，多个二维结构环境地图的点云平面图利用叠加组合运算修正，生成整个立体的环境地图，即三维结构环境地图。
7.如权利要求6所述的避障方法，其特征在于，在三维结构环境地图中，标定障碍物的方法为:在生成的地图中，将具有点线组合而成的物体形状均标定为障碍物，再把这些数据导入到机器人的大脑中，以便机器人时时都能识别周围的环境地图，机器人行走中则可选择最优路径规划，规避障碍物。
CN201811346545.2A 2018-11-13 2018-11-13 一种可调节高度位置的机器人及避障方法 Pending CN109276193A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811346545.2A CN109276193A (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种可调节高度位置的机器人及避障方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811346545.2A CN109276193A (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种可调节高度位置的机器人及避障方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109276193A true CN109276193A (zh) 2019-01-29

Family

ID=65176029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811346545.2A Pending CN109276193A (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种可调节高度位置的机器人及避障方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109276193A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110013195A (zh) * 2019-03-26 2019-07-16 深圳市伽利略机器人有限公司 一种智能扫地机的前挡结构
CN110147104A (zh) * 2019-05-28 2019-08-20 四川长虹电器股份有限公司 一种基于毫米波雷达的agv导引方法
CN111290393A (zh) * 2020-03-04 2020-06-16 上海高仙自动化科技发展有限公司 行驶控制方法及装置、智能机器人及计算机可读存储介质
CN111743463A (zh) * 2020-06-18 2020-10-09 小狗电器互联网科技（北京）股份有限公司 一种针对目标物的清扫方法、装置、可读介质及电子设备
WO2021184781A1 (zh) * 2020-03-17 2021-09-23 苏州宝时得电动工具有限公司 停靠站、机器人系统及机器人系统的控制方法
CN113439524A (zh) * 2021-06-15 2021-09-28 江苏科技大学 基于单线激光雷达自动升降装置的家用割草机器人、系统以及建图方法
WO2022227877A1 (zh) * 2021-04-27 2022-11-03 北京石头创新科技有限公司 一种自行走设备避障方法、装置、介质和电子设备
CN115500734A (zh) * 2022-09-23 2022-12-23 深圳市八达威科技有限公司 一种带分体式激光雷达的扫地机
EP4310539A1 (de) * 2022-07-21 2024-01-24 BSH Hausgeräte GmbH Verfahren zum betrieb eines mobilen, selbstfahrenden geräts

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101008571A (zh) * 2007-01-29 2007-08-01 中南大学 一种移动机器人三维环境感知方法
CN106123887A (zh) * 2016-06-13 2016-11-16 国家电网公司 一种机器人导航地图生成系统
CN106227218A (zh) * 2016-09-27 2016-12-14 深圳乐行天下科技有限公司 一种智能移动设备的导航避障方法及装置
CN107402569A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 科沃斯机器人股份有限公司 自移动机器人及地图构建方法、组合机器人地图调用方法
CN107584498A (zh) * 2017-09-15 2018-01-16 相汇网络科技（杭州）有限公司 一种智能扫地机器人
US20180113467A1 (en) * 2016-10-25 2018-04-26 Lg Electronics Inc. Cleaner and controlling method thereof
CN107966989A (zh) * 2017-12-25 2018-04-27 北京工业大学 一种机器人自主导航系统
CN108013833A (zh) * 2017-12-30 2018-05-11 王莉 新型智能扫地机
CN108030447A (zh) * 2017-12-29 2018-05-15 美的集团电子商务有限公司 扫地机器人及其建立地图的方法和控制方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101008571A (zh) * 2007-01-29 2007-08-01 中南大学 一种移动机器人三维环境感知方法
CN107402569A (zh) * 2016-05-19 2017-11-28 科沃斯机器人股份有限公司 自移动机器人及地图构建方法、组合机器人地图调用方法
CN106123887A (zh) * 2016-06-13 2016-11-16 国家电网公司 一种机器人导航地图生成系统
CN106227218A (zh) * 2016-09-27 2016-12-14 深圳乐行天下科技有限公司 一种智能移动设备的导航避障方法及装置
US20180113467A1 (en) * 2016-10-25 2018-04-26 Lg Electronics Inc. Cleaner and controlling method thereof
CN107584498A (zh) * 2017-09-15 2018-01-16 相汇网络科技（杭州）有限公司 一种智能扫地机器人
CN107966989A (zh) * 2017-12-25 2018-04-27 北京工业大学 一种机器人自主导航系统
CN108030447A (zh) * 2017-12-29 2018-05-15 美的集团电子商务有限公司 扫地机器人及其建立地图的方法和控制方法
CN108013833A (zh) * 2017-12-30 2018-05-11 王莉 新型智能扫地机

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110013195A (zh) * 2019-03-26 2019-07-16 深圳市伽利略机器人有限公司 一种智能扫地机的前挡结构
CN110147104A (zh) * 2019-05-28 2019-08-20 四川长虹电器股份有限公司 一种基于毫米波雷达的agv导引方法
CN111290393A (zh) * 2020-03-04 2020-06-16 上海高仙自动化科技发展有限公司 行驶控制方法及装置、智能机器人及计算机可读存储介质
WO2021184781A1 (zh) * 2020-03-17 2021-09-23 苏州宝时得电动工具有限公司 停靠站、机器人系统及机器人系统的控制方法
CN111743463A (zh) * 2020-06-18 2020-10-09 小狗电器互联网科技（北京）股份有限公司 一种针对目标物的清扫方法、装置、可读介质及电子设备
WO2022227877A1 (zh) * 2021-04-27 2022-11-03 北京石头创新科技有限公司 一种自行走设备避障方法、装置、介质和电子设备
CN113439524A (zh) * 2021-06-15 2021-09-28 江苏科技大学 基于单线激光雷达自动升降装置的家用割草机器人、系统以及建图方法
EP4310539A1 (de) * 2022-07-21 2024-01-24 BSH Hausgeräte GmbH Verfahren zum betrieb eines mobilen, selbstfahrenden geräts
CN115500734A (zh) * 2022-09-23 2022-12-23 深圳市八达威科技有限公司 一种带分体式激光雷达的扫地机
CN115500734B (zh) * 2022-09-23 2024-01-30 深圳市八达威科技有限公司 一种带分体式激光雷达的扫地机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109276193A (zh) 一种可调节高度位置的机器人及避障方法
US20170357267A1 (en) Autonomous work vehicle obstacle detection system
WO2020258721A1 (zh) 智能巡航车导航方法及系统
US10471904B2 (en) Systems and methods for adjusting the position of sensors of an automated vehicle
CN101968353B (zh) 基于激光探测和图像识别的无人直升机地形跟踪方法
CN111090087B (zh) 一种智能导航机器、激光雷达盲区补偿方法及存储介质
US20110010033A1 (en) Autonomous mobile robot, self position estimation method, environmental map generation method, environmental map generation apparatus, and data structure for environmental map
AU2011244951B2 (en) Object detection system having adjustable focus
AU2017201641A1 (en) Inspection system and method for performing inspections in a storage facility
CN106313046A (zh) 移动机器人多级避障系统
KR20180052045A (ko) 레이저 스캐너를 이용한 대상 물체의 실시간 동적 위치 추적이 가능한 3ｄ 레이저 스캐너 시스템
CN103869824A (zh) 基于生物触角模型的多机器人水下目标搜寻方法及装置
US20120130588A1 (en) Object detection system having interference avoidance strategy
CN111309025A (zh) 一种未知环境内移动机器人测量动态障碍物移动速度的方法
CN113478483B (zh) 一种基于不锈钢储罐移动机器人焊接方法及系统
JP2021015340A (ja) 作業車両用の自動走行システム
CN111830968B (zh) 一种多功能莼菜无人作业船及其导航控制方法
US20200338742A1 (en) Unmanned transfer robot system
CN111413964A (zh) 一种环境内移动机器人实时探测障碍物移动状态的方法
CN108196538A (zh) 基于三维点云模型的田间农业机器人自主导航系统及方法
US11141860B2 (en) Method for operating an automatically moving cleaning device and cleaning device of this type
CN112009453B (zh) 果园作业车辆的行走控制方法及装置
KR102179238B1 (ko) 장치의 사람 추종 주행 및 자율 주행 방법
JP6406894B2 (ja) 環境地図生成制御装置、移動体、及び環境地図生成方法
CN114625122A (zh) 一种基于uwb与激光雷达的机器人跟随和避障方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190129