CN109955245A

CN109955245A - 一种机器人的避障方法、系统及机器人

Info

Publication number: CN109955245A
Application number: CN201711435032.4A
Authority: CN
Inventors: 熊友军; 黄高波; 谢文学
Original assignee: Ubtech Robotics Corp
Current assignee: Ubtech Robotics Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-02

Abstract

本申请适用于智能控制技术领域，提供了一种机器人的避障方法、系统及机器人，包括：获取机器人当前的移动速度；根据所述移动速度计算所述机器人当前所需的避障距离；检测所述机器人与当前障碍物之间的距离；若机器人与当前障碍物之间的距离小于所述避障距离，则根据预设规则控制所述机器人停止移动。这一过程中机器人的避障距离随其移动速度的不同而变化，从而使避障距离灵活可变；根据不同的避障距离以及与障碍物之间的距离控制机器人的运动，保障了机器人安全避障的同时，又使得机器人拥有较佳的窄通道和转弯通道的通过性。

Description

一种机器人的避障方法、系统及机器人

技术领域

本申请属于智能控制技术领域，尤其涉及一种机机器人的避障方法、系统及机器人。

背景技术

随着人工智能技术的发展，具有移动能力的机器人不断出现在各个领域中。移动机器人在具备移动能力的同时，必须要考虑其安全避障的问题。现有的机器人中有些并未设置机器人的避障距离，导致机器人在移动过程中因与障碍物发生碰撞而损坏的几率增大。有些机器人中虽然设置有避障距离，但所设置的避障距离一般为一个固定的长度；设置固定长度的避障距离时，如果避障距离太短，机器人有可能来不及停止运动而撞上障碍物；如果避障距离太长，又会减弱机器人对窄通道或弯道的通过能力，降低机器人的性能。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人的避障方法、系统及机器人，以解决现有机器人运动过程中不能在保持其穿过能力的前提下安全避开障碍物的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种机器人的避障方法，所述机器人的避障方法包括：

获取机器人当前的移动速度；

根据所述移动速度计算所述机器人当前所需的避障距离；

检测所述机器人与当前障碍物之间的距离；

若机器人与当前障碍物之间的距离小于所述避障距离，则根据预设规则控制所述机器人停止移动。

本申请实施例的第二方面提供了一种机器人的避障系统，所述机器人的避障系统包括：

获取单元，用于获取机器人当前的移动速度；

计算单元，用于根据所述移动速度计算所述机器人当前所需的避障距离；

检测单元，用于检测所述机器人与当前障碍物之间的距离；

控制单元，用于在机器人与当前障碍物之间的距离小于所述避障距离时，根据预设规则控制所述机器人停止移动。

本申请实施例的第三方面提供了一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述机器人的避障方法中任一项所述方法的步骤。

本申请实施例的第四方面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实现如所述机器人的避障方法任一项所述方法的步骤。

本申请提供的实施例中首先获取机器人当前的移动速度，并根据所述移动速度计算出当前移动速度下机器人需要的避障距离；然后检测机器人与障碍物之间的距离，若机器人与障碍物之间的距离小于所计算的避障距离，则说明机器人有撞上障碍物的危险，因此，按照预设规则控制机器人停止移动。这一过程中机器人的避障距离随其移动速度的不同而变化，从而使避障距离灵活可变；根据不同的避障距离以及与障碍物之间的距离控制机器人的运动，保障了机器人安全避障的同时，又使得机器人拥有良好的窄通道和转弯通道的通过性。

附图说明

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

图1是本申请实施例一提供的机器人的避障方法的流程图；

图2是本申请实施例中机器人的移动速度与避障距离之间关系的示意图；

图3是本申请实施例提供的机器人的避障时各处理模块的结构框图；

图4是本申请实施例二提供的机器人的避障方法的流程图；

图5是本申请实施例三提供的机器人的避障系统的示意图；

图6是本申请实施例四提供的机器人的结构框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本申请提供的实施例中首先获取机器人当前的移动速度，并根据所述移动速度计算出当前移动速度下机器人需要的避障距离；然后检测机器人与障碍物之间的距离，若机器人与障碍物之间的距离小于所计算的避障距离，则说明机器人有撞上障碍物的危险，因此，按照预设规则控制机器人停止移动。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本申请实施例一提供的一种机器人的避障方法的实现流程示意图，详述如下：

步骤S11，获取机器人当前的移动速度；

本申请提供的实施例在机器人移动的过程中，检测机器人的移动速度。

在对其移动速度进行检测时，可实时监控机器人的移动速度，也可以每隔预设的时间间隔对机器人的移动速度检测一次。

步骤S12，根据所述移动速度计算所述机器人当前所需的避障距离；

具体地，机器人在移动过程中当前的移动速度越快，当前所需的避障距离就越长；移动速度越慢，当前所需的避障距离也会相应的缩短。本实施例中，检测到机器人当前的移动速度后，调用预设的公式，根据所述公式计算当前移动速度下机器人所需的避障距离。

其中，所述预设的公式包括：

避障距离D＝(Dis_max-Dis_min)*(V-V₁)/(V₂-V₁)+Dis_min；其中：

---Dis_max表示机器人的速度不小于V₂时的避障距离；

---Dis_min表示机器人的速度不大于V₁时的避障距离；

---V表示机器人当前的移动速度。

可选地，所述根据所述移动速度计算所述机器人当前所需的避障距离，包括：

在所述移动速度小于第一预设值时，选取所述避障距离为第一避障距离；

在所述移动速度大于第二预设值时，选取所述避障距离为第二避障距离，所述第二避障距离大于所述第一避障距离；

在所述移动速度在所述第一预设值和所述第二预设值之间时，根据所述机器人当前的移动速度与其当前所需的避障距离之间的关系确定所述避障距离。

该步骤中：获取机器人的移动速度之后，对所述移动速度进行判断；若机器人当前的移动速度小于或等于第一预设值(如V₁)，则选取机器人的避障距离为最小避障距离，即第一避障距离；若机器人当前的移动速度大于或等于第二预设值(如V₂)，则选取机器人的避障距离为最大避障距离，即第二避障距离；其中，所述第一避障距离小于所述第二避障距离。若机器人的移动速度在第一预设值和第二预设值之间(V₁<V<V₂)，则调用预设的公式，根据公式计算当前移动速度下机器人所需的避障距离。

可选地，用户可根据机器人的性能，预先设置机器人的最大避障距离、最小避障距离以及机器人的移动速度与避障距离之间的关系。图2中示出了机器人的移动速度与避障距离之间的关系。进一步地，机器人避障距离与其移动速度之间的关系可以是线性关系也可以是非线性关系。

步骤S13，检测所述机器人与当前障碍物之间的距离；

该步骤中，对机器人与当前障碍物之间的距离进行检测。在对二者之间距离进行检测时，可通过不同的方法进行检测，例如，根据的机器人的雷达获取对前方障碍的检测数据，进而确定二者之间的距离，或/和，根据RGBD深度摄像机获取前方障碍距离的检测数据，并确定二者之间的距离，或/和，根据超声波传感器检测到的前方障碍距离数据确定二者距离。具体的检测方式，可由机器人根据障碍物的不同，自动选择对应的检测方式。

步骤S14，若机器人与当前障碍物之间的距离小于所述避障距离，则根据预设规则控制所述机器人停止移动。

本申请提供的实施例中，对检测到的机器人与障碍物之间的距离以及根据其移动速度计算出的避障距离的大小进行判断，若所述避障距离大于机器人与障碍物之间的距离，则说明以当前的移动速度运动下去，机器人有撞上障碍物的危险，因此，根据预设规则控制机器人停止移动。

可选地，所述预设规则包括：逐渐减小机器人的移动速度或关闭机器人运动供电以使其停止运动等。

可选地，在控制机器人停止运动的同时进行语音播报，例如播报机器人运行的控制情况。

本申请提供的实施例中首先获取机器人当前的移动速度，并根据所述移动速度计算出当前移动速度下机器人需要的避障距离；然后检测机器人与障碍物之间的距离，若机器人与障碍物之间的距离小于所计算的避障距离，则说明机器人有撞上障碍物的危险，因此，按照预设规则控制机器人停止移动。这一过程中机器人的避障距离随其移动速度的不同而变化，从而使避障距离灵活可变；根据不同的避障距离以及与障碍物之间的距离控制机器人的运动，保障了机器人安全避障的同时，又使得机器人拥有较佳的窄通道和转弯通道的通过性。

可选地，在本申请提供的另一实施例中所述机器人的避障方法，还包括：

初始化所述机器人，获取所述机器人当前的移动速度与其当前所需的避障距离之间的关系。

该步骤中机器人上电后执行初始化过程，根据用户的设置获取机器人运动时最大避障距离和最小避障距离以及二者各自对应的移动速度。

可选地，在本申请提供的另一实施例中所述检测所述机器人与当前障碍物之间的距离，包括：

检测当前障碍物所在的空间位置；

根据当前障碍物所在的空间位置，采用相应的检测方式获取所述机器人与当前障碍物之间的距离。

具体地，在检测机器人与障碍物之间的距离时，首先确定当前障碍物所在的位置，然后根据位置的不同采用不同的检测方法获取与障碍物之间的距离。例如，若检测到当前障碍物与机器人位于同一水平面的某处时，则可以通过机器人中的雷达获取与障碍物之间的距离；若检测到障碍物相对于机器人位于较高位置，则可通过深度摄像机检测障碍物与机器人之间的距离。

可选地，在检测障碍物所处的空间位置时，可通过红外传感器获取障碍物所处的位置信息。

可选地，所述检测所述机器人与当前障碍物之间的距离，还包括：

检测当前障碍物的材质；

根据当前障碍物的材质，采用相应的检测方式获取所述机器人与当前障碍物之间的距离。

该步骤中，对障碍物的材质进行检测，以确定合适的距离检测方式。可选地，可通过声波检测的方式确定障碍物的材质。例如，若检测到障碍物是玻璃制品，则可以通过超声波传感器获取机器人与障碍物之间的距离。

实施例二：

图3示出了本申请另一实施例提供的一种机器人的避障方法中各处理模块的结构框图，如图3所示：机器人移动过程中由避障距离计算模块32由里程计31获取的数据计算避障距离，通过超声传感器检测模块33、RGBD深度摄像机检测模块34以及雷达检测模块35，检测障碍物与机器人之间的距离。避障距离判断模块36对计算的避障距离以及机器人与障碍物间的距离进行判断处理后，通过底盘控制单元38控制机器人轮子39的运动，并通过语音提示播报模块37对机器人的运动情况予以播放。

图4示出了本申请另一实施例中机器人的避障方法的实现流程示意图，机器人开始移动后执行步骤S41启动避障检测模块，在步骤S42中初始化最小避障距离及对应的速度、最大避障距离及对应的速度；然后执行步骤S43，获取当前机器人的移动速度，在步骤S44中根据所述移动速度计算当前所需的避障距离，并通过步骤S45，分别获取机器人的雷达前方障碍距离数据，或/和，RGBD深度摄像机前方障碍距离数据，或/和，超声波传感器前方障碍距离数据，从而计算机器人与障碍物之间的距离，步骤S46中，判断计算的避障距离是否小于机器人与障碍物之间的距离进行对比判断，若是，则执行步骤S47，控制机器人停止当前移动，并进行语音播报；若否，则进行下一轮机器人当前移动速度的检测。这一过程中机器人的避障距离随其移动速度的不同而变化，从而使避障距离灵活可变；根据不同的避障距离以及与障碍物之间的距离控制机器人的运动，保障机器人安全避障的同时，使机器人拥有更加优秀的窄通道和转弯通道的通过性。

实施例三：

对应于上文实施例所述的机器人的避障方法，图5示出了本发明实施例提供的一种机器人的避障系统的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

参照图5，该机器人的避障系统包括：获取单元51、计算单元52、检测单元53、控制单元54，其中：

获取单元51，用于获取机器人当前的移动速度；

计算单元52，用于根据所述移动速度计算所述机器人当前所需的避障距离；

检测单元53，用于检测所述机器人与当前障碍物之间的距离；

控制单元54，用于在机器人与当前障碍物之间的距离小于所述避障距离时，根据预设规则控制所述机器人停止移动。

进一步地，所述机器人的避障系统，还包括：

初始化单元，用于初始化所述机器人，获取所述机器人当前的移动速度与其当前所需的避障距离之间的关系。

进一步地，所述计算单52，包括：

第一选取模块，用于在所述移动速度小于第一预设值时，选取所述避障距离为第一避障距离；

第二选取模块，用于在所述移动速度大于第二预设值时，选取所述避障距离为第二避障距离，所述第二避障距离大于所述第一避障距离；

避障距离计算模块，用于在所述移动速度在所述第一预设值和所述第二预设值之间时，根据所述机器人当前的移动速度与其当前所需的避障距离之间的关系确定所述避障距离。

进一步地，所述检测单元53，包括：

空间位置检测模块，用于检测当前障碍物所在的空间位置；

或/和

材质检测模块，用于检测当前障碍物的材质；

距离检测模块，用于根据当前障碍物所在的空间位置，采用相应的检测方式获取所述机器人与当前障碍物之间的距离；还用于根据当前障碍物的材质，采用相应的检测方式获取所述机器人与当前障碍物之间的距离。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例四：

图6是本发明一实施例提供的机器人的示意图。如图6所示，该实施例的机器人6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个基于机器人的避障方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S11至S14。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示单元51至54的功能。

示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述机器人6中的执行过程。例如，所述计算机程序62可以被分割成：获取单元、计算单元、检测单元、控制单元，其中：

获取单元，用于获取机器人当前的移动速度；

检测单元，用于检测所述机器人与当前障碍物之间的距离；

进一步地，所述机器人的避障系统，还包括：

进一步地，所述计算单元，包括：

进一步地，所述检测单元包括：

空间位置检测模块，用于检测当前障碍物所在的空间位置；

或/和

材质检测模块，用于检测当前障碍物的材质；

所述机器人可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是机器人6的示例，并不构成对机器人6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述机器人还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器60可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器61可以是所述机器人6的内部存储单元，例如机器人6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述机器人6的外部存储设备，例如所述机器人6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述机器人6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述机器人所需的其他程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的机器人和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的机器人实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种机器人的避障方法，其特征在于，所述机器人的避障方法包括：

获取机器人当前的移动速度；

根据所述移动速度计算所述机器人当前所需的避障距离；

检测所述机器人与当前障碍物之间的距离；

2.如权利要求1所述的机器人的避障方法，其特征在于，所述机器人的避障方法，还包括：

3.如权利要求2所述的机器人的避障方法，其特征在于，所述根据所述移动速度计算所述机器人当前所需的避障距离，包括：

4.如权利要求1-3任一项所述的机器人的避障方法，其特征在于，所述检测所述机器人与当前障碍物之间的距离，包括：

检测当前障碍物所在的空间位置；

5.如权利要求1-3任一项所述的机器人的避障方法，其特征在于，所述检测所述机器人与当前障碍物之间的距离，还包括：

检测当前障碍物的材质；

6.一种机器人的避障系统，其特征在于，所述机器人的避障系统包括：

获取单元，用于获取机器人当前的移动速度；

检测单元，用于检测所述机器人与当前障碍物之间的距离；

7.如权利要求6所述的机器人的避障系统，其特征在于，所述机器人的避障系统，还包括：

8.如权利要求6所述的机器人的避障系统，其特征在于，所述计算单元，包括：

9.一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

10.一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，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。