CN111367299B - 行车避让方法、移动机器人和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种行车避让方法、移动机器人和存储介质，涉及移动机器人技术领域。其技术要点包括在地图管理模块中内录入车道信息；运行车道检测线程和行车检测线程；基于车道检测线程和行车检测线程的检测结果，判断是否执行避让线程；避让线程启动，记录当前位置作为工作断点并搜索避让点；若搜索到避让点，导航移动机器人前往避让点，当移动机器人抵达避让点进入后，使移动机器人进入等待状态；在避让线程启动的状态下，当行车检测线程输出预警区域不存在避让目标车辆的检测结果，移动机器人关闭避让线程执行恢复指令，导航移动机器人回到工作断点，本发明具有主动避让车辆,提高移动机器人友好性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及移动机器人技术领域，更具体地说，它涉及一种行车避让方法、移动机器人和存储介质。
背景技术
移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。而对于移动机器人而言主要需要的功能包括路径规划和实时避障。现有的移动机器人除了应用在家庭环境中，还常常应用于情况复杂的商场和地库内。
而目前在针对地库复杂、频繁的车流方面，移动机器人一般将汽车作为普通障碍物采取绕障行为。而汽车驾驶者在驾驶汽车时，若移动机器人还持续向汽车移动来会增加汽车的驾驶难度，甚至在某些情况下汽车驾驶者需要停下车来，等待移动机器人经过后再重新启动汽车。因此从地库使用者的角度来看，移动机器人的友好性较差，给予体验的友好性有待提升。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种行车避让方法，其具有能够主动避让车辆,提高移动机器人友好性的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种行车避让方法，包括以下步骤：
在地图管理模块中内录入车道信息，划分车道区域和非车道区域；
运行车道检测线程和行车检测线程；其中，车道检测通过与地图管理模块进行实时通讯，获取移动机器人当前位置所处的区域信息，输出移动机器人是否处于车道区域中的检测结果；行车检测通过物体检测模块周期性获取环境物体的名称及位置信息，输出预警区域中是否存在避让目标车辆的检测结果；
基于车道检测线程和行车检测线程的检测结果，判断是否执行避让线程；
避让线程启动，记录当前位置作为工作断点并搜索避让点；
若搜索到避让点，导航移动机器人前往避让点，当移动机器人抵达避让点进入后，使移动机器人进入等待状态；
在避让线程启动的状态下，当行车检测线程输出预警区域不存在避让目标车辆的检测结果，移动机器人关闭避让线程执行恢复指令，导航移动机器人回到工作断点。
通过采用上述技术方案，当移动机器人在车道区域内执行任务，同时移动机器人检测到目标避让车辆出现在预警区域中时，移动机器人将会执行避让线程，使得移动机器人搜寻并移动到不会阻挡车辆行驶的避让点；并在避让点等待至车辆通过后再恢复工作。从而相比于现有技术，本避让方案让移动机器人让车，尽可能减小移动机器人移动过程中对驾驶人员驾驶造成的影响，更加的具有友好性。
本发明进一步设置为：所述车道信息录入方式包括自动检测、手动添加或读取平面设计图。
通过采用上述技术方案，车道信息是用于区分移动机器人是否需要让车的重要信息，车道信息录入根据现有数据可以选择自动检测和读取平面设计图的方式多样，也可以通过手动添加的方式保证读取车道信息的完整性。
本发明进一步设置为：车道信息包括车道区域的宽度信息，地图管理模块基于车道区域的宽度信息和预设的车辆宽度信息，对应将车道区域划分为分布在车道中部的通行区和设置于车道区域两侧的避让区，所述避让点生成于避让区内。
通过采用上述技术方案，将车道区域划分为通行区和避让区，有利于移动机器人快速寻找到避让点。
本发明进一步设置为：物体检测模块对周围环境进行物体识别，并将识别结果通过ros话题周期性发送；
行车检测线程订阅物体检测模块发送的ros话题，并对识别结果的物体名称及其位置进行分析；
行车检测线程基于识别结果，输出预警区域是否存在避让目标车辆的检测结果。
通过采用上述技术方案，通过ros话题周期性的获取，能够实现对周围环境进行物体的实时识别，从而能够达到实时对避让目标车辆的检测。
本发明进一步设置为：搜索避让点包括以下步骤：
设置搜索距离D，并基于搜索距离D在避让区内生成分别位于移动机器人前左、前右、后左和后右的四块预选避让分区；
获取避让目标车辆的位置和移动机器人自身的位置，基于来车方向以及移动机器人距所处车道区域左侧和右侧避让分区的距离，从四块预选避让分区选择一块作为唯一避让分区；
生成平行于所述唯一避让区边沿线的基准线，以移动机器人所在位置的方向为起点，以道路方向设定步长s，在基准线上生成一系列的点作为备选避让点；
按照预设的排除规则筛选备选避让点，获得准选避让点；
在准选避让点选取距离移动机器人最近的点，作为终选避让点。
通过采用上述技术方案，避让点的选择，首先从选择避让区开始，避让区的选择基于增大与避让目标车辆的距离以及快速达到的原则，因此要求来车方向和移动机器人移动方向相反，同时移动机器人距避让区的距离最近的预选避让分区；之后在避让区的生成间隔的避让点，通过排除规则将不符合要求的避让点删除，最后剩下的就是符合要求的准选避让点，最后选取最近的点作为终选避让点。搜索后得到的避让点，既能符合距离近也能最大程度的减小对来车的影响。
本发明进一步设置为：所述按照预设的排除规则筛选备选避让点，获得准选避让点；之后还包括；若不存在准选避让点则增大搜索距离D的数值，并基于新的搜索距离D生成分别位于移动机器人前左、前右、后左和后右的预选避让分区。
通过采用上述技术方案，通过逐步增大搜索距离D 的方式，能够加快找到近点的避让点的运算速度，而当不存在近点的情况下，也能够通过再次计算获取远点的避让点；保证计算全面性的情况下，加快了找出近点避让点的运算速度。
本发明进一步设置为：基准线和边沿线的距离为移动机器人宽度一半。
通过采用上述技术方案，移动机器人宽度的一半，使得移动机器人尽可能的贴合在避让区的边缘上，最大程度使移动机器人起到避让的效果。
本发明进一步设置为：所述排除规则包括排除位于障碍上的避让点，排除与移动机器人之间有障碍相隔的避让点，排除与移动机器人当前朝向的夹角小于设定值的避让点以及排除与汽车距离小于设定值的避让点。
通过采用上述技术方案，通过上述排除规则，将无法达到、和汽车距离过近以及需要转动大角度才能达到的点。
本发明目的二是提供一种移动机器人，具有自主避让车辆的特点。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种移动机器人，包括存储器和处理器，所属存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述行车避让方法的计算机程序。
本发明目的三是提供一种计算机存储介质，能够存储相应的程序，具有便于实现移动机器人自动避让车辆的特点。
本发明的上述发明目的三是通过以下技术方案得以实现的：
一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种行车避让方法的计算机程序。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）通过本方案的避让方法，使得移动机器人主动采用避让的措施，并且能够在避让结束后恢复原有的工作；
（2）通过在避让点搜索过程中，添加参数搜索距离D，并在未搜索到避让点时,逐步增大搜索距离D的大小,能够加快计算出近点的避让点。
附图说明
图1为移动机器人的模块框图；
图2为行车避让方法的流程示意图；
图3为移动机器人启动避让线程的流程示意图。
附图标记：1、地图管理模块；2、物体检测模块；3、行车检测模块；4、车道检测模块；5、避让模块；6、总控模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例，一种移动机器人，如图1所示，包括：地图管理模块1、物体检测模块2、行车检测模块3、车道检测模块4、避让模块5和总控模块6。
地图管理模块1中存储有用于导航移动机器人移动的地图数据。地图数据内录入有用于将地图划分成车道区域和非车道区域的车道信息。其中，被录入车道信息的地图区域为车道区域，而未被录入车道信息的地图区域为非车道区域。每条车道对应一车道信息，车道信息需要在地图管理模块1应用之前预先部署录入。
物体检测模块2至少包括三维激光雷达和摄像头。三维激光雷达水平设置在移动机器人上，三维激光雷达沿周向能够产生16条激光线。摄像头的数量至少为四个，所有摄像头沿三维激光雷达的垂直轴线环形设置，所有摄像头高度相同，朝向互补。因此物体检测模块2能够对移动机器人周向360度的物体全面的拍摄、扫描并且识别。在物体比对识别后，物体检测模块2将识别结果通过ros话题周期性发送，其中识别结果包括物体名称以及物体的位置。其中物体的名称可以通过拍摄的图像对比获得，而物体的位置能够基于三维激光雷达和摄像头输出的深度信息计算获得，由于上述获取方式不是本专利的发明点，且可以通过本领域常用的技术实现，故不再赘述。
行车检测模块3用于执行行车检测线程，行车检测线程运行后，检测预设的预警区域中是否存在避让目标车辆。具体的，行车检测线程订阅物体检测模块2发送的ros话题，并对识别结果的物体名称及其位置进行分析；举个例子，当物体名称为预设的指定名称（例如：car），且物体位置处于移动机器人的避让预警范围内，则上述物体会被行车检测模块3记录为避让目标车辆。
车道检测模块4用于执行车道检测线程，车道检测线程通过与地图管理模块1进行实时通讯，获取移动机器人当前位置所处的区域信息；输出移动机器人是否处于车道区域内的检测信息。
避让模块5用于执行避让线程，当执行避让线程时，首先会搜索避让点，其中避让点为计算后在地图管理模块中用于避让车辆的优选坐标点。在搜索到避让点后，避让模块5将导航移动机器人前往避让点，当移动机器人抵达避让点进入后，使移动机器人进入等待状态。
总控模块6获取行车检测模块3和物体检测模块2的输出信息，当行车检测模块3检测存在避让目标车辆且车道检测模块4判断移动机器人处于车道区域内，则总控模块6会驱动移动机器人暂停当前任务记录当前位置作为工作断点，并执行避让模块5的避让线程。而当在避让线程下，行车检测模块3在当前预警区域中未检测到避让目标车辆后，总控模块6会执行恢复指令，导航移动机器人回到工作断点。值得一提的是，移动机器人通过物体检测模块中预设的预警深度距离的范围构成预警区域，预警区域是以移动机器人为中心的圆形。且在移动机器人移动的情况下，预警区域将跟随移动机器人同步移动。
行车避让方法，如图2所示，包括以下步骤：
S100、在地图管理模块1中内录入车道信息；
车道信息录入方式包括且并不限于使用自动检测、手动添加、读取平面设计图等方式。同时为了后期调取车道数据方便，车道信息至少包括以多边形形式记录车道的形状信息，记录车道长度的车道区域长度信息，记录车道宽度的车道区域宽度信息，记录车道参考点坐标的参考信息以及车道和其他车道连接关系的连接信息。
而为了便于后续避让点的计算，地图管理模块1基于车道区域的宽度信息和预设的车辆宽度信息，对应将车道区域划分为分布在车道中部的通行区和设置于车道区域两侧的避让区,避让点生成于避让区内。
S200、运行车道检测线程和行车检测线程；
其中，车道检测通过与地图管理模块1进行实时通讯，获取移动机器人当前位置所处的区域信息，输出移动机器人是否处于车道区域中的检测结果；行车检测通过物体检测模块2周期性获取环境物体的名称及位置信息，输出预警区域中是否存在避让目标车辆的检测结果；
车道检测线程判断移动机器人是否处于车道区域中的过程包括以下步骤：
车道检测线程通过与地图管理模块1进行实时通讯，获取移动机器人当前位置所处的区域信息；
车道检测线程基于移动机器人所处的区域信息，输出移动机器人是否处于车道区域内的检测结果。
行车检测线程判断预警区域中是否存在避让目标车辆的过程包括以下步骤：
物体检测模块2对周围环境进行物体识别，并将识别结果通过ros话题周期性发送；
行车检测线程订阅物体检测模块2发送的ros话题，并对识别结果的物体名称及其位置进行分析；
行车检测线程基于识别结果，输出预警区域是否存在避让目标车辆的检测结果。
S300、基于车道检测线程和行车检测线程的检测结果，判断是否执行避让线程；
当行车检测线程输出预警区域存在避让目标车辆的检测结果，且车道检测线程输出移动机器人处于车道区域内的检测结果，则执行避让线程，否则不执行避让线程，并使得行车道检测线程和行车检测线程处于持续检测的状态。
S400、避让线程启动，记录当前位置作为工作断点并搜索避让点；
如图3所示，其中步骤S400包括：
S410、将移动机器人当前位置在地图管理模块1中的坐标作为工作断点记录。
S420、设置搜索距离D，并基于搜索距离D在避让区内生成分别位于移动机器人前左、前右、后左和后右的四块预选避让分区；
S430、从四块预选避让分区选择一块作为唯一避让分区；
具体的，通过获取避让目标车辆的位置和移动机器人自身的位置，基于来车方向以及移动机器人距所处车道区域左侧和右侧避让分区的距离，从四块预选避让分区选择一块作为唯一避让分区。
避让分区的选择基于增大与避让目标车辆的距离以及快速达到的原则，因此要求来车方向和移动机器人移动方向相反，选择前侧或后侧的预选避让分区。同时根据移动机器人距避让区的距离远近，选测左侧或右侧的预选避让分区；当侧或右侧的预选避让分区的距离相同时,可以随机从左侧或右侧的预选避让分区中随机选择一个作为唯一避让分区。
S440、在唯一避让分区中生成一系列的点作为备选避让点；
具体的，首先生成平行于唯一避让区边沿线的基准线，以移动机器人所在位置的方向为起点，以道路方向设定步长s，在基准线上生成一系列的点作为备选避让点；
优先的，基准线和边沿线的距离为移动机器人宽度一半，使得移动机器人尽可能的贴合在避让区的边缘上，最大程度使移动机器人起到避让的效果。
S450、按照预设的排除规则筛选备选避让点，获得准选避让点；
排除规则包括排除位于障碍上的避让点，排除与移动机器人之间有障碍相隔的避让点，排除与移动机器人当前朝向的夹角小于设定值的避让点以及排除与汽车距离小于设定值的避让点。其中，地图管理模块1中的判断指定坐标点或者坐标范围是否为障碍方式包括判断地图管理模块中的坐标点是否被标注为障碍，或者基于物体检测模块2检测对应方向的深度距离上是否存在障碍。
通过上述排除规则，将无法达到和汽车距离过近以及需要转动大角度才能达到的点均排除，获得可以且便于达到的准选避让点。
S460、判断是否存在准选避让点，若是则执行步骤S461，若否则执行步骤S462；
S461、在准选避让点选取距离移动机器人最近的点，作为终选避让点，并跳转至步骤S500；
S462、增大搜索距离D的数值，并基于新的搜索距离D生成分别位于移动机器人前左、前右、后左和后右的预选避让分区，并跳转至步骤S430；
S500、导航移动机器人前往避让点，当移动机器人抵达避让点进入后，使移动机器人进入等待状态；
S600、在避让线程启动的状态下，当行车检测线程输出预警区域不存在避让目标车辆的检测结果，移动机器人关闭避让线程执行恢复指令，导航移动机器人回到工作断点。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意结合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读移动式存储设备中。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读移动式存储设备中，上述提到的移动式存储设备可以是U盘、TF卡或SD卡等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种行车避让方法，其特征在于：包括以下步骤：
在地图管理模块(1)中内录入车道信息，划分车道区域和非车道区域；
运行车道检测线程和行车检测线程；其中，车道检测通过与地图管理模块(1)进行实时通讯，获取移动机器人当前位置所处的区域信息，输出移动机器人是否处于车道区域中的检测结果；行车检测通过物体检测模块(2)周期性获取环境物体的名称及位置信息，输出预警区域中是否存在避让目标车辆的检测结果；
基于车道检测线程和行车检测线程的检测结果，判断是否执行避让线程；
避让线程启动，记录当前位置作为工作断点并搜索避让点；其中,车道信息包括车道区域的宽度信息，地图管理模块(1)基于车道区域的宽度信息和预设的车辆宽度信息，对应将车道区域划分为分布在车道中部的通行区和设置于车道区域两侧的避让区，所述避让点生成于避让区内；
若搜索到避让点，导航移动机器人前往避让点，当移动机器人抵达避让点进入后，使移动机器人进入等待状态；
在避让线程启动的状态下，当行车检测线程输出预警区域不存在避让目标车辆的检测结果，移动机器人关闭避让线程执行恢复指令，导航移动机器人回到工作断点；
搜索避让点包括以下步骤：
设置搜索距离D，并基于搜索距离D在避让区内生成分别位于移动机器人前左、前右、后左和后右的四块预选避让分区；
获取避让目标车辆的位置和移动机器人自身的位置，基于来车方向以及移动机器人距所处车道区域左侧和右侧避让分区的距离，从四块预选避让分区选择一块作为唯一避让分区；
生成平行于避让区边沿线的基准线，以移动机器人所在位置的方向为起点，以道路方向设定步长s，在基准线上生成一系列的点作为备选避让点；
按照预设的排除规则筛选备选避让点，获得准选避让点；
在准选避让点选取距离移动机器人最近的点，作为终选避让点。
2.根据权利要求1所述的行车避让方法，其特征在于：所述车道信息录入方式包括自动检测、手动添加或读取平面设计图。
3.根据权利要求1所述的行车避让方法，其特征在于：所述行车检测线程包括：
物体检测模块(2)对周围环境进行物体识别，并将识别结果通过ros话题周期性发送；
行车检测线程订阅物体检测模块(2)发送的ros话题，并对识别结果的物体名称及其位置进行分析；
行车检测线程基于识别结果，输出预警区域是否存在避让目标车辆的检测结果。
4.根据权利要求1所述的行车避让方法，其特征在于：所述在准选避让点选取距离移动机器人最近的点，作为终选避让点；还包括若不存在准选避让点则增大搜索距离D的数值，并基于新的搜索距离D生成分别位于移动机器人前左、前右、后左和后右的预选避让分区。
5.根据权利要求4所述的行车避让方法，其特征在于：所述基准线和边缘线的距离为移动机器人宽度一半。
6.根据权利要求1所述的行车避让方法，其特征在于：所述排除规则包括排除位于障碍上的避让点，排除与移动机器人之间有障碍相隔的避让点，排除与移动机器人当前朝向的夹角小于设定值的避让点以及排除与汽车距离小于设定值的避让点。
7.一种移动机器人，其特征在于，包括存储器和处理器，所属存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至6中任一种方法的计算机程序。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至6中任一种方法的计算机程序。
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