CN111367291B - 一种自越障机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自越障机器人及控制方法，远程通信连接一操作控制器，包括头部、主躯体、两条前爬肢、两条后爬肢；操作控制器包括：信息接收单元分别接收环境信息与状态信息；环境建模单元调用场景素材，以及根据环境信息构建环境模型；路径规划单元在环境模型中，根据状态信息以及环境信息，生成至少一个运行轨迹；路径选择单元根据预设的运行目标以及约束条件，选择出最优运行轨迹；中控单元接收运行轨迹，分别向两条前爬肢与两条后爬肢发送执行最优运行轨迹的爬行指令；两条前爬肢与两条后爬肢分别接收爬行指令，并根据爬行指令向预设的运行目标爬行。有益效果：能够查找出最优运行轨迹，提高越障效率，进而延长自越障机器人的使用寿命。

Description

一种自越障机器人及控制方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种自越障机器人及控制方法。

背景技术

在现有技术领域，履带式机器人往往采用双履带的设计，该种设计的问题在于双履带结构往往难以进行转向，在较为狭窄复杂的地形难以根据指令实现有效移动，难以应对抢险救灾等复杂地貌，适用性较差，因此亟待一种适用性能良好的机器人结构予以改进；此外，现有技术中的履带式机器人都是按照固有的路径运动，无法找到优化的运行路径，这样造成的问题是消耗了履带式机器人的电能，而且降低了越障效率。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种自越障机器人及控制方法。

具体技术方案如下：

本发明包括一种自越障机器人，其特征在于，所述自越障机器人远程通信连接一操作控制器，所述自越障机器人包括：

一头部，所述头部设置一图像采集单元，用于获取所述自越障机器人周围的环境信息；

一主躯体，所述主躯体内设置一传感器单元，连接所述图像采集单元，用于获取所述自越障机器人的状态信息；

所述主躯体内还设置一中控单元，分别连接所述图像采集单元与所述传感器单元，用于将获取的所述环境信息与所述状态信息发送至所述操作控制器；

两条前爬肢，每条所述前爬肢分别通过一第一连接轴连接至所述主躯体的两侧靠近前部处；

两条后爬肢，每条所述后爬肢分别通过一第二连接轴连接至所述主躯体的两侧靠近后部处；

所述操作控制器包括：

一信息接收单元，用于分别接收所述环境信息与所述状态信息；

一素材存储单元，用于预先存储所述环境信息对应的场景素材；

一环境建模单元，分别连接所述信息接收单元与所述素材存储单元，用于调用所述场景素材，以及根据所述环境信息构建一环境模型；

一路径规划单元，连接所述环境建模单元，用于在所述环境模型中，根据所述状态信息以及所述环境信息，生成至少一个运行轨迹；

一路径选择单元，连接所述路径规划单元，用于根据预设的运行目标以及约束条件，选择出一最优运行轨迹；

所述中控单元接收所述运行轨迹，分别向两条所述前爬肢与两条所述后爬肢发送一执行所述最优运行轨迹的爬行指令；

两条所述前爬肢与两条所述后爬肢分别接收所述爬行指令，并根据所述爬行指令向预设的所述运行目标爬行。

优选的，所述主躯体还设置一感知单元，连接所述中控单元，用于实时采集所述自越障机器人的周围环境信息和工况信息并作为所述自越障机器人的感知信息发送至所述中控单元；

所述操作控制器根据所述感知信息优化所述运行轨迹进行避障。

优选的，所述图像采集单元为鱼眼摄像头，用于采集所述自越障机器人周围的环境信息，所述环境信息包括环境内的图像信息、距离信息及尺寸信息，并根据所述图像信息、所述距离信息及所述尺寸信息来识别所述自越障机器人的实时相对位置状态。

优选的，所述传感器单元为一IMU传感器，用于识别所述自越障机器人的移动距离，并根据所述移动距离计算得到所述自越障机器人的所述位置信息。

优选的，所述操作控制器还包括一显示单元，连接所述环境建模单元，用于显示所述环境模型。

优选的，所述主躯体还设置一定位单元，连接所述中控单元，用于对所述自越障机器人进行实时定位，并将输出的实时位置信息发送至所述中控单元；

所述操作控制器还包括：

一位置更新单元，分别连接所述定位单元与所述路径规划单元，用于实时更新所述自越障机器人的实时位置信息，并发送至所述路径规划单元；

所述路径规划单元还用于接收所述实时位置信息以及所述状态信息，以重新规划出至少一个所述运行轨迹；

所述路径选择单元还用于根据预设的运行目标以及约束条件，选择出所述最优运行轨迹。

本发明还包括一种自越障机器人的控制方法，其特征在于，用于上述任一所述的自越障机器人，所述自越障机器人的控制方法包括以下步骤：

步骤S1、采用一图像采集单元，获取所述自越障机器人周围的环境信息；

步骤S2、采用一传感器单元，获取所述自越障机器人的状态信息；

步骤S3、采用一中控单元，将获取的所述环境信息与所述状态信息发送至一操作控制器；

步骤S4、采用所述操作控制器的信息接收单元，以分别接收所述环境信息与所述状态信息；

步骤S5、采用所述操作控制器的环境建模单元，调用预设的所述场景素材，以及根据所述环境信息构建一环境模型；

步骤S6、采用所述操作控制器的路径规划单元，以在所述环境模型中，根据所述状态信息以及所述环境信息，生成至少一个运行轨迹；

步骤S7、采用所述操作控制器的路径选择单元，以根据预设的运行目标以及约束条件，选择出一最优运行轨迹；

步骤S8、采用所述中控单元接收所述运行轨迹，分别向两条前爬肢与两条后爬肢发送一执行所述最优运行轨迹的爬行指令；

步骤S9、采用两条所述前爬肢与两条所述后爬肢分别接收所述爬行指令，并根据所述爬行指令向预设的所述运行目标爬行。

优选的，于所述步骤S1中包括：

采用鱼眼摄像头，以采集所述自越障机器人周围的环境信息，所述环境信息包括环境内的图像信息、距离信息及尺寸信息，并根据所述图像信息、所述距离信息及所述尺寸信息来识别所述自越障机器人的实时相对位置状态。

优选的，于所述步骤S1中包括：

采用一IMU传感器，以识别所述自越障机器人的移动距离，并根据所述移动距离计算得到所述自越障机器人的所述位置信息。

优选的，于所述步骤S5中，采用一显示单元，以显示所述环境模型。

优选的，所述控制方法还包括：

步骤A1、采用一定位单元，以对所述自越障机器人进行实时定位，并将输出的实时位置信息发送至所述中控单元；

步骤A2、采用一位置更新单元，以实时更新所述自越障机器人的实时位置信息，并发送至所述路径规划单元；

步骤A3、采用所述路径规划单元还接收所述实时位置信息以及所述状态信息，以重新规划出至少一个所述运行轨迹；

步骤A4、采用所述路径选择单元还用于根据预设的运行目标以及约束条件，选择出所述最优运行轨迹。

本发明的技术方案有益效果在于：提供一种自越障机器人及控制方法，能够在复杂狭窄的环境下运行，且能够查找出最优运行轨迹，提高越障效率，进而延长自越障机器人的使用寿命。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明的实施例的自越障机器人的结构示意图；

图2为本发明的实施例的自越障机器人的侧视结构示意图；

图3为本发明的实施例的自越障机器人的控制系统的原理框图；

图4为本发明的实施例的自越障机器人的控制系统的另一个实施例的原理框图；

图5为本发明的实施例的自越障机器人的中控单元的实施例一的原理框图；

图6为本发明的实施例的自越障机器人的中控单元的实施例二的原理框图；

图7为本发明的实施例的自越障机器人的控制方法的步骤流程图；

图8为本发明的实施例的自越障机器人的控制方法的实施例一的步骤流程图；

图9为本发明的实施例的自越障机器人的控制方法的实施例二的步骤流程图；

图10为本发明的实施例的自越障机器人的控制方法的实施例三的步骤流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种自越障机器人，其中，自越障机器人远程通信连接一操作控制器5，自越障机器人包括：

一头部1，头部1设置一图像采集单元10，用于获取自越障机器人周围的环境信息；

一主躯体2，主躯体2内设置一传感器单元20，连接图像采集单元10，用于获取自越障机器人的状态信息；

主躯体2内还设置一中控单元21，分别连接图像采集单元10与传感器单元20，用于将获取的环境信息与状态信息发送至操作控制器5；

两条前爬肢3，每条前爬肢3分别通过一第一连接轴30连接至主躯体2的两侧靠近前部处；

两条后爬肢4，每条后爬肢4分别通过一第二连接轴40连接至主躯体2的两侧靠近后部处；

操作控制器5包括：

一信息接收单元50，用于分别接收环境信息与状态信息；

一素材存储单元51，用于预先存储环境信息对应的场景素材；

一环境建模单元52，分别连接信息接收单元50与素材存储单元51，用于调用场景素材，以及根据环境信息构建一环境模型；

一路径规划单元53，连接环境建模单元52，用于在环境模型中，根据状态信息以及环境信息，生成至少一个运行轨迹；

一路径选择单元54，连接路径规划单元53，用于根据预设的运行目标以及约束条件，选择出一最优运行轨迹；

中控单元21接收运行轨迹，分别向两条前爬肢3与两条后爬肢4发送一执行最优运行轨迹的爬行指令；

两条前爬肢3与两条后爬肢4分别接收爬行指令，并根据爬行指令向预设的运行目标爬行。

实施例一：

在一种较优的实施例中，结合图1、2、3所示，该自越障机器人主要包括头部1、主躯体2、两条前爬肢3、两条后爬肢4，头部1设置的图像采集单元10，例如可以是鱼眼摄像头，用于采集自越障机器人周围的环境信息，环境信息包括周围环境的图像信息、距离信息及尺寸信息，并根据图像信息、距离信息及尺寸信息来识别自越障机器人的实时相对位置状态。可拓展地，该图像采集单元10也可以双鱼眼摄像头，例如，分别设置在头部的前部与后部，进而能够采集到自越障机器人周围的全部环境信息。

进一步地，主躯体2作为该自越障机器人的信息交互中心，主要与远程通信连接的操作控制器5进行交互，主躯体2内部设置传感器单元20，例如，可以是IMU传感器，该IMU传感器与现有技术中的IMU传感器区别点在于，该IMU传感器内只设置有3D加速度计，用于识别自越障机器人的移动距离，并根据移动距离计算得到自越障机器人的位置信息。

进一步地，针对现有技术中的履带式机器人都是按照固有的路径运动，无法找到优化的运行路径，这样造成的问题是消耗了履带式机器人的电能。该操作控制器5的主要作用是能够找到优化的运行路径，以节省该自越障机器人的能耗，从而提高该自越障机器人的越障效率。

具体地，该操作控制器5设置信息接收单元50，分别接收环境信息与状态信息，该环境信息包括周围环境的图像信息、距离信息及尺寸信息，其设置的素材存储单元51预先存储环境信息对应的场景素材；环境建模单元52调用场景素材，以及根据环境信息构建环境模型。例如，生成3D环境模型，该3D环境模型是将各个角度的环境信息融合在一起，在该3D环境模型中，该自越障机器人移动时保持固定，为了提高态势感知，环境模型会使用相机数据进行纹理映射，并会随着时间的推移逐步更新。此外，该操作控制器5允许从任意角度渲染该环境模型，从而使用户可以轻松感知机器人的周围环境。另外，除了提供态势感知之外，还可以通过使用该环境模型来确保该自越障机器人运行时的安全性，能够确定出安全无碰撞的运行路径。

进一步地，路径规划单元53在环境模型中，根据状态信息以及环境信息，生成至少一个运行轨迹；路径选择单元54根据预设的运行目标以及约束条件，选择出最优运行轨迹；另外，操作控制器5还包括显示单元55，连接环境建模单元52，用于显示环境模型，以便操作人员进行查看与操作，另外，该显示单元55可以显示3D世界的多个视图，从而允许用户在任何这些视图中进行交互。

进一步地，中控单元21接收运行轨迹，分别向两条前爬肢3与两条后爬肢4发送执行最优运行轨迹的爬行指令，两条前爬肢3与两条后爬肢4分别接收爬行指令，并根据爬行指令向预设的运行目标爬行。

可拓展地，主躯体还设置一感知单元，连接中控单元21，用于实时采集自越障机器人的周围环境信息和工况信息并作为自越障机器人的感知信息发送至中控单元21；

操作控制器根据感知信息优化运行轨迹进行避障。

可拓展地，用户也可以使用该操作控制器5直接远程操作该自越障机器人，例如可以使用通用游戏操纵杆，使用者可以通过指定机器人上任意点的工作区速度控制来控制该自越障机器人。还例如，常见的用途是远程控制该自越障机器人的末端执行器之一，以抓取或操纵物体，它也用于控制该自越障机器人的肘部或轨迹，以及在两个或四个肢体上行驶，关节空间控制也是可能的，使用者在必要时可以非常精细的分辨率进行完全的关节间控制。

进一步地，该自越障机器人能够在复杂狭窄的环境下运行，且能够查找出最优运行轨迹，以确保该自越障机器人运行时的安全性，提高越障效率，进而延长自越障机器人的使用寿命。

实施例二：

在一种较优的实施例中，如图4所示，主躯体2还设置一定位单元22，连接中控单元21，用于对自越障机器人进行实时定位，并将输出的实时位置信息发送至中控单元21；

操作控制器5还包括：

一位置更新单元56，分别连接定位单元22与路径规划单元53，用于实时更新自越障机器人的实时位置信息，并发送至路径规划单元53；

路径规划单元53还用于接收实时位置信息以及状态信息，以重新规划出至少一个运行轨迹；

路径选择单元54还用于根据预设的运行目标以及约束条件，选择出最优运行轨迹。

在该实施例中，可以根据该自越障机器人的实时位置信息动态规划运行轨迹，例如，在该自越障机器人在爬行过程中，在完成该运行轨迹之后可以根据实时位置信息规划其他运行轨迹；还例如，当自越障机器人在爬行过程中，当前方的运行轨迹无法爬行时，可以随时查看自越障机器人的实时位置信息并重新规划路径，最终找到最优运行路径。

进一步地，该自越障机器人能够在复杂狭窄的环境下运行，且能够查找出最优运行轨迹，以确保该自越障机器人运行时的安全性，提高越障效率，进而延长自越障机器人的使用寿命。

实施例三：

可拓展地，对于该自越障机器人能够在复杂狭窄的环境下运行，在进行越障的过程中，可以通过不同的越障姿势进行越障，例如通过以下实施例进行说明。在该实施例中，如图5所示，中控单元21还包括：

一配置单元210，预先配置不同的障碍物的越障姿势；

一姿势调用单元211，分别连接图像采集单元10、传感器单元20以及配置单元21，用于接收自越障机器人周围的环境信息以及状态信息，并根据环境信息以及状态信息调用对应的所述越障姿势，并输出一控制指令；

一越障控制单元212，连接姿势调用单元211，用于接收控制指令，并根据控制指令控制两条前爬肢3与两条后爬肢4运行。

在该实施例中，预先配置的越障姿势包括：对于翻越高度比较低的障碍物时，例如可以通过控制左前爬肢3执行跨越动作，以跨过障碍物，而后控制右前爬肢3执行跨越动作，以跨过障碍物，同理，之后再控制左后爬肢4执行跨越动作，以跨过障碍物，而后控制右后爬肢4执行跨越动作，以跨过障碍物。

进一步地，对于翻越高度与该机器人的高度相同的障碍物时，例如可以通过控制左前爬至3与右前爬肢3一同执行攀爬动作，此时，左后爬肢4与右后爬肢4稳定抵至障碍物的表面以及辅助左前爬肢3与右前爬肢3向前运行，以辅助左前爬肢3与右前爬肢3攀爬翻越该障碍物。

在遇到高度比较高的障碍物时，该前爬肢3与后爬肢4上设置有减震器，可以在下的过程中起到减振所用，以确保该自越障机器人运行时的安全性以及稳定性。

实施例四：

可拓展地，如图6所示，中控单元21还包括：

一障碍物信息判断单元213，连接图像采集单元10，用于获取环境信息，并根据环境信息判断出该自越障机器人在进行翻越障碍物时，障碍物的物理参数以及类型；

姿势调用单元211，还连接障碍物信息判断单元213，用于接收障碍物的物理参数以及类型，并根据障碍物的物理参数以及类型调用对应的所述越障姿势，并输出一控制指令；

越障控制单元212还用于接收控制指令，并根据控制指令控制两条前爬肢3与两条后爬肢4运行。

在该实施例中，该障碍物的物理参数包括障碍物的高度参数、体积参数，该障碍物的类型包括障碍物的硬度等，在本实施例中不做限定。例如，当遇到比较大的障碍物时，可以通过控制左前爬肢3与右前爬肢3向对面施加推力，以判断该障碍物是否被推动，如果在被推动的情况下会持续施加推力，以清理掉该障碍物，如果在推不动的情况下，可以采用上述越障的方式翻越障碍物。可拓展地，对于硬度比较大的障碍物，上述情况也可适用。相反，在左前爬肢3与右前爬肢3向对面施加推力的同时，对于硬度比较小的障碍物，很有可能会破碎，进而达到翻越障碍物或清除障碍物的效果。

进一步地，该自越障机器人能够在复杂狭窄的环境下运行，且能够查找出最优运行轨迹，并且能够对于不同的障碍物采用的越障姿势不同，不仅可以适应于体积或硬度比较小的障碍物，也可适用于体积或硬度比较大的障碍物，适用范围广，并且能够稳定运行，安全性好，进而提高越障效率。

实施例五：

本发明还包括一种自越障机器人的控制方法，其中，用于上述任一的自越障机器人，自越障机器人的控制方法包括以下步骤：

步骤S1、采用一图像采集单元，获取自越障机器人周围的环境信息；

步骤S2、采用一传感器单元，获取自越障机器人的状态信息；

步骤S3、采用一中控单元，将获取的环境信息与状态信息发送至一操作控制器；

步骤S4、采用操作控制器的信息接收单元，以分别接收环境信息与状态信息；

步骤S5、采用操作控制器的环境建模单元，调用预设的场景素材，以及根据环境信息构建一环境模型；

步骤S6、采用操作控制器的路径规划单元，以在环境模型中，根据状态信息以及环境信息，生成至少一个运行轨迹；

步骤S7、采用操作控制器的路径选择单元，以根据预设的运行目标以及约束条件，选择出一最优运行轨迹；

步骤S8、采用中控单元接收运行轨迹，分别向两条前爬肢与两条后爬肢发送一执行最优运行轨迹的爬行指令；

步骤S9、采用两条前爬肢与两条后爬肢分别接收爬行指令，并根据爬行指令向预设的运行目标爬行。

通过上述自越障机器人的控制方法的技术方案，如图7所示，该自越障机器人的控制方法中，例如可以是鱼眼摄像头，用于采集自越障机器人周围的环境信息，环境信息包括周围环境的图像信息、距离信息及尺寸信息，并根据图像信息、距离信息及尺寸信息来识别自越障机器人的实时相对位置状态。可拓展地，该图像采集单元10也可以双鱼眼摄像头，例如，分别设置在头部的前部与后部，进而能够采集到自越障机器人周围的全部环境信息。

进一步地，主躯体2作为该自越障机器人的信息交互中心，主要与远程通信连接的操作控制器5进行交互，主躯体2内部设置传感器单元20，例如，可以是IMU传感器，该IMU传感器与现有技术中的IMU传感器区别点在于，该IMU传感器内只设置有3D加速度计，用于识别自越障机器人的移动距离，并根据移动距离计算得到自越障机器人的位置信息。

进一步地，针对现有技术中的履带式机器人都是按照固有的路径运动，无法找到优化的运行路径，这样造成的问题是消耗了履带式机器人的电能。该操作控制器5的主要作用是能够找到优化的运行路径，以节省该自越障机器人的能耗，从而提高该自越障机器人的越障效率。

具体地，该操作控制器5设置信息接收单元50，分别接收环境信息与状态信息，该环境信息包括周围环境的图像信息、距离信息及尺寸信息，其设置的素材存储单元51预先存储环境信息对应的场景素材；环境建模单元52调用场景素材，以及根据环境信息构建环境模型。例如，生成3D环境模型，该3D环境模型是将各个角度的环境信息融合在一起，在该3D环境模型中，该自越障机器人移动时保持固定，为了提高态势感知，环境模型会使用相机数据进行纹理映射，并会随着时间的推移逐步更新。此外，该操作控制器5允许从任意角度渲染该环境模型，从而使用户可以轻松感知机器人的周围环境。另外，除了提供态势感知之外，还可以通过使用该环境模型来确保该自越障机器人运行时的安全性，能够确定出安全无碰撞的运行路径。

进一步地，路径规划单元53在环境模型中，根据状态信息以及环境信息，生成至少一个运行轨迹；路径选择单元54根据预设的运行目标以及约束条件，选择出最优运行轨迹；例如，该最优运行轨迹为安全无碰撞的运行路径，或运行时间最短的运行路径等，另外，操作控制器5还包括显示单元55，连接环境建模单元52，用于显示环境模型，以便操作人员进行查看与操作，另外，该显示单元55可以显示3D世界的多个视图，从而允许用户在任何这些视图中进行交互。

进一步地，中控单元21接收运行轨迹，分别向两条前爬肢3与两条后爬肢4发送执行最优运行轨迹的爬行指令，两条前爬肢3与两条后爬肢4分别接收爬行指令，并根据爬行指令向预设的运行目标爬行。

可拓展地，用户也可以使用该操作控制器5直接远程操作该自越障机器人，例如可以使用通用游戏操纵杆，使用者可以通过指定机器人上任意点的工作区速度控制来控制该自越障机器人。还例如，常见的用途是远程控制该自越障机器人的末端执行器之一，以抓取或操纵物体，它也用于控制该自越障机器人的肘部或轨迹，以及在两个或四个肢体上行驶，关节空间控制也是可能的，使用者在必要时可以非常精细的分辨率进行完全的关节间控制。

进一步地，该自越障机器人能够在复杂狭窄的环境下运行，且能够查找出最优运行轨迹，以确保该自越障机器人运行时的安全性，提高越障效率，进而延长自越障机器人的使用寿命。

实施例六：

在一种较优的实施例中，如图8所示，控制方法还包括：

步骤A1、采用一定位单元，以对自越障机器人进行实时定位，并将输出的实时位置信息发送至中控单元；

步骤A2、采用一位置更新单元，以实时更新自越障机器人的实时位置信息，并发送至路径规划单元；

步骤A3、采用路径规划单元还接收实时位置信息以及状态信息，以重新规划出至少一个运行轨迹；

步骤A4、采用路径选择单元还用于根据预设的运行目标以及约束条件，选择出最优运行轨迹。

在该实施例中，可以根据该自越障机器人的实时位置信息动态规划运行轨迹，例如，在该自越障机器人在爬行过程中，在完成该运行轨迹之后可以根据实时位置信息规划其他运行轨迹；还例如，当自越障机器人在爬行过程中，当前方的运行轨迹无法爬行时，可以随时查看自越障机器人的实时位置信息并重新规划路径，最终找到最优运行路径。

进一步地，该自越障机器人能够在复杂狭窄的环境下运行，且能够查找出最优运行轨迹，以确保该自越障机器人运行时的安全性，提高越障效率，进而延长自越障机器人的使用寿命。

实施例七：

可拓展地，对于该自越障机器人能够在复杂狭窄的环境下运行，在进行越障的过程中，可以通过不同的越障姿势进行越障，例如通过以下实施例进行说明。在该实施例中，如图9所示，该自越障机器人的控制方法还包括：

步骤B1、采用一配置单元210，以预先配置不同的障碍物的越障姿势；

步骤B2、采用一姿势调用单元211，以接收自越障机器人周围的环境信息以及状态信息，并根据环境信息以及状态信息调用对应的所述越障姿势，并输出一控制指令；

步骤B3、采用一越障控制单元212，以接收控制指令，并根据控制指令控制两条前爬肢3与两条后爬肢4运行。

在该实施例中，预先配置的越障姿势包括：对于翻越高度比较低的障碍物时，例如可以通过控制左前爬肢3执行跨越动作，以跨过障碍物，而后控制右前爬肢3执行跨越动作，以跨过障碍物，同理，之后再控制左后爬肢4执行跨越动作，以跨过障碍物，而后控制右后爬肢4执行跨越动作，以跨过障碍物。

进一步地，对于翻越高度与该机器人的高度相同的障碍物时，例如可以通过控制左前爬至3与右前爬肢3一同执行攀爬动作，此时，左后爬肢4与右后爬肢4稳定抵至障碍物的表面以及辅助左前爬肢3与右前爬肢3向前运行，以辅助左前爬肢3与右前爬肢3攀爬翻越该障碍物。

在遇到高度比较高的障碍物时，该前爬肢3与后爬肢4上设置有减震器，可以在下的过程中起到减振所用，以确保该自越障机器人运行时的安全性以及稳定性。

实施例八：

可拓展地，如图10所示，该自越障机器人的控制方法还包括：

步骤C1、采用一障碍物信息判断单元213，以获取环境信息，并根据环境信息判断出该自越障机器人在进行翻越障碍物时，障碍物的物理参数以及类型；

步骤C2、采用姿势调用单元211，以接收障碍物的物理参数以及类型，并根据障碍物的物理参数以及类型调用对应的所述越障姿势，并输出一控制指令；

步骤C3、采用越障控制单元212，以接收控制指令，并根据控制指令控制两条前爬肢3与两条后爬肢4运行。

在该实施例中，该障碍物的物理参数包括障碍物的高度参数、体积参数，该障碍物的类型包括障碍物的硬度等，在本实施例中不做限定。例如，当遇到比较大的障碍物时，可以通过控制左前爬肢3与右前爬肢3向对面施加推力，以判断该障碍物是否被推动，如果在被推动的情况下会持续施加推力，以清理掉该障碍物，如果在推不动的情况下，可以采用上述越障的方式翻越障碍物。可拓展地，对于硬度比较大的障碍物，上述情况也可适用。相反，在左前爬肢3与右前爬肢3向对面施加推力的同时，对于硬度比较小的障碍物，很有可能会破碎，进而达到翻越障碍物或清除障碍物的效果。

进一步地，该自越障机器人能够在复杂狭窄的环境下运行，且能够查找出最优运行轨迹，并且能够对于不同的障碍物采用的越障姿势不同，不仅可以适应于体积或硬度比较小的障碍物，也可适用于体积或硬度比较大的障碍物，适用范围广，并且能够稳定运行，安全性好，进而提高越障效率。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自越障机器人，其特征在于，所述自越障机器人远程通信连接一操作控制器，所述自越障机器人包括：

一头部，所述头部设置一图像采集单元，用于获取所述自越障机器人周围的环境信息；

一主躯体，所述主躯体内设置一传感器单元，连接所述图像采集单元，用于获取所述自越障机器人的状态信息；

所述主躯体内还设置一中控单元，分别连接所述图像采集单元与所述传感器单元，用于将获取的所述环境信息与所述状态信息发送至所述操作控制器；

两条前爬肢，每条所述前爬肢分别通过一第一连接轴连接至所述主躯体的两侧靠近前部处；

两条后爬肢，每条所述后爬肢分别通过一第二连接轴连接至所述主躯体的两侧靠近后部处；

所述操作控制器包括：

一信息接收单元，用于分别接收所述环境信息与所述状态信息；

一素材存储单元，用于预先存储所述环境信息对应的场景素材；

一环境建模单元，分别连接所述信息接收单元与所述素材存储单元，用于调用所述场景素材，以及根据所述环境信息构建一环境模型；

一路径规划单元，连接所述环境建模单元，用于在所述环境模型中，根据所述状态信息以及所述环境信息，生成至少一个运行轨迹；

一路径选择单元，连接所述路径规划单元，用于根据预设的运行目标以及约束条件，选择出一最优运行轨迹；

所述中控单元接收所述运行轨迹，分别向两条所述前爬肢与两条所述后爬肢发送一执行所述最优运行轨迹的爬行指令；

两条所述前爬肢与两条所述后爬肢分别接收所述爬行指令，并根据所述爬行指令向预设的所述运行目标爬行。

2.根据权利要求1所述的自越障机器人，其特征在于，主躯体还设置一感知单元，连接所述中控单元，用于实时采集所述自越障机器人的周围环境信息和工况信息并作为所述自越障机器人的感知信息发送至所述中控单元；

所述操作控制器根据所述感知信息优化所述运行轨迹进行避障。

3.根据权利要求1所述的自越障机器人，其特征在于，所述传感器单元为一IMU传感器，用于识别所述自越障机器人的移动距离，并根据所述移动距离计算得到所述自越障机器人的位置信息。

4.根据权利要求1所述的自越障机器人，其特征在于，所述操作控制器还包括一显示单元，连接所述环境建模单元，用于显示所述环境模型。

5.根据权利要求1所述的自越障机器人，其特征在于，所述主躯体还设置一定位单元，连接所述中控单元，用于对所述自越障机器人进行实时定位，并将输出的实时位置信息发送至所述中控单元；

所述操作控制器还包括：

一位置更新单元，分别连接所述定位单元与所述路径规划单元，用于实时更新所述自越障机器人的实时位置信息，并发送至所述路径规划单元；

所述路径规划单元还用于接收所述实时位置信息以及所述状态信息，以重新规划出至少一个所述运行轨迹；

所述路径选择单元还用于根据预设的运行目标以及约束条件，选择出所述最优运行轨迹。

6.一种自越障机器人的控制方法，其特征在于，用于上述权利要求1-5任一所述的自越障机器人，所述自越障机器人的控制方法包括以下步骤：

步骤S1、采用一图像采集单元，获取所述自越障机器人周围的环境信息；

步骤S2、采用一传感器单元，获取所述自越障机器人的状态信息；

步骤S3、采用一中控单元，将获取的所述环境信息与所述状态信息发送至一操作控制器；

步骤S4、采用所述操作控制器的信息接收单元，以分别接收所述环境信息与所述状态信息；

步骤S5、采用所述操作控制器的环境建模单元，调用预设的所述场景素材，以及根据所述环境信息构建一环境模型；

步骤S6、采用所述操作控制器的路径规划单元，以在所述环境模型中，根据所述状态信息以及所述环境信息，生成至少一个运行轨迹；

步骤S7、采用所述操作控制器的路径选择单元，以根据预设的运行目标以及约束条件，选择出一最优运行轨迹；

步骤S8、采用所述中控单元接收所述运行轨迹，分别向两条前爬肢与两条后爬肢发送一执行所述最优运行轨迹的爬行指令；

步骤S9、采用两条所述前爬肢与两条所述后爬肢分别接收所述爬行指令，并根据所述爬行指令向预设的所述运行目标爬行。

7.根据权利要求6所述的自越障机器人的控制方法，其特征在于，于所述步骤S1中包括：

采用一IMU传感器，以识别所述自越障机器人的移动距离，并根据所述移动距离计算得到所述自越障机器人的所述位置信息。

8.根据权利要求1所述的自越障机器人的控制方法，其特征在于，于所述步骤S5中，采用一显示单元，以显示所述环境模型。

9.根据权利要求1所述的自越障机器人的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

步骤A1、采用一定位单元，以对所述自越障机器人进行实时定位，并将输出的实时位置信息发送至所述中控单元；

步骤A2、采用一位置更新单元，以实时更新所述自越障机器人的实时位置信息，并发送至所述路径规划单元；

步骤A3、采用所述路径规划单元还接收所述实时位置信息以及所述状态信息，以重新规划出至少一个所述运行轨迹；

步骤A4、采用所述路径选择单元还用于根据预设的运行目标以及约束条件，选择出所述最优运行轨迹。