CN111387887B - 一种避障方法、系统、存储介质及应用该方法的机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种避障方法，包括获取预设的设定行进路径；获取机器人中心位置，并判定机器人中心位置是否位于设定行进路径起点；若机器人中心位置位于设定行进路径起点，则建立临时行进路径，并根据临时行进路径移动；实时判定当前临时行进路径上是否存在障碍；若存在，则停止移动并等待，若不存在则继续按照临时行进路径移动；判定当前等待时间是否超过预设等待时间，若超过，则建立绕障路径并根据绕障路径移动；在移动的同时判定当前临时行进路径上是否存在障碍，若不存在障碍则回归临时行进路径。本发明具有提高清扫效果的优点。

Description

一种避障方法、系统、存储介质及应用该方法的机器人
技术领域
本发明涉及机器人的技术领域，尤其是涉及一种避障方法、系统、存储介质及应用该方法的机器人。
背景技术
目前，清洁机器人主要从事卫生的清洁、清洗等工作。
现有的大型清洁机器人工作过程一般会沿设定路线自主移动清扫，当遇到障碍时重新规划路径安全绕过障碍区域，继续进行清扫，从而无需人为干预，即可完成规定区域的清洁任务。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：对于大型清洁机器人来说，由于体积大、控制复杂，在进行避障时，容易出现被障碍卡住或发生碰撞的情况，从而需要人工将其移动，使大型清洁机器人远离障碍物，这样一来会导致遗留较多区域未覆盖清扫，最终使得大型清洁机器人的清扫效果不佳。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种避障方法，其具有提高清扫效果的优点。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种避障方法，包括：
获取预设的设定行进路径；
获取机器人中心位置，并判定机器人中心位置是否位于设定行进路径起点；
若机器人中心位置位于设定行进路径起点，则建立临时行进路径，并根据临时行进路径移动；
实时判定当前临时行进路径上是否存在障碍；
若存在，则停止移动并等待，若不存在则继续按照临时行进路径移动；
判定当前等待时间是否超过预设等待时间，若超过，则建立绕障路径并根据绕障路径移动；
在移动的同时判定当前临时行进路径上是否存在障碍，若不存在障碍则回归临时行进路径。
通过采用上述技术方案，对临时行进路径进行实时的障碍判定，在判定到障碍后进行等待，在等待超时后才建立绕障路径，若障碍短时存在，则不影响大型清洁机器人的影响，大型清洁机器人仍可以按照原定的路线进行清扫，不易出现较大范围的未覆盖清扫区域；在绕障路径上移动时，仍旧对临时行进路径上的障碍是否存在进行判定，当临时行进路径上的障碍物不存在时，及时回归到临时行进路径，从而不易出现较大范围的未覆盖清扫区域；整过避障过程中，通过绕障路径对障碍进行躲避，同时又在障碍除去后及时回归，使得大型清洁机器人的清扫效果得到提升。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述建立临时行进路径的具体方法包括：
以当前机器人中心位置为起点，动态截取机器人中心位置前方预设距离内的设定行进路径；
将此段设定行进路径定义为临时行进路径。
通过采用上述技术方案，临时行进路径采用动态截取的方式，从而能够实时的当前临时行进路径上的情况，及时的对障碍进行识别，在进行绕障时也能够对临时行进路径进行获取，从而及时实现回归。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述建立绕障路径的具体方法包括：
在设定行进路径上选取无障碍位置点，并将无障碍位置点定义为终点；
将当前机器人中心位置定义为起点；
在起点和终点之间建立绕障路径。
通过采用上述技术方案，在设定行进路径上选取无障碍位置点并将无障碍定义为终点，从而对障碍实现较好的规避，之后将当前机器人中心位置定义为起点，并建立绕障路径，使得机器人在行进过程中不易与障碍发生碰撞。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述选取无障碍位置点的具体方法包括：
获取障碍位置信息；
获取预设避障距离值；
根据障碍位置信息和预设避障距离值，在设定行进路径上确定无障碍位置点；
所述无障碍位置点位于障碍后方且与障碍之间的距离等于预设避障距离值。
通过采用上述技术方案，无障碍位置点位于障碍后方且与障碍之间的间距为预设避障距离值，将预设避障距离值与当前运行的大型清洁机器人进行适配，从而使得大型清洁机器人与障碍之间不易发生碰撞，从而使得大型清洁机器人不易在避障时被卡住，影响正常的清扫流程。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述在起点和终点之间建立绕障路径的具体方法包括：
获取起点位置信息；
获取终点位置信息；
获取障碍位置信息和障碍物的外形体积信息；
根据障碍位置信息和障碍物的外形体积信息动态规划起点至终点的可通行路径；
将可通行路径定义为绕障路径。
通过采用上述技术方案，可通行路径通过常规路径规划算法进行动态规划，从而使得可通行路径与障碍物的外形相适配，大型清洁机器人在按照可通行路径移动时不易与障碍发生触碰。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述回归临时行进路径的具体方法包括：
获取当前机器人中心位置与临时行进路径之间的距离；
若距离小于预设距离值，则离开绕障路径并移动至临时行进路径，根据临时行进路径移动；
若距离大于等于预设值，则继续根据绕障路径移动。
通过采用上述技术方案，当机器人中心位置与临时行进路径之间的距离小于预设距离时，此时才离开绕障路径，回归到临时行进路径；当机器人中心位置与临时行进路径之间的距离大于预设值时，此时仍按绕障路径移动，从而避免了由于障碍的突然消失而导致大型清洁机器人急转弯，降低了碰撞风险。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述离开绕障路径并移动至临时行进路径的具体方法包括：
获取临时行进路径上距离当前机器人中心位置最近的最近点；
在当前机器人中心位置与最近点之间建立回归路线；
根据回归路线移动至临时行进路径。
通过采用上述技术方案，建立的回归路线为当前机器人中心位置与临时行进路径之间的最短距离，通过这条回归路线，可以使大型清扫机器人以最短的时间回到临时行进路径上，从而不易出现较大范围的未覆盖清扫区域。
本发明的第二目的是提供一种避障系统，其具有提高清扫效果的优点。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种避障系统，包括：
机器人位置获取单元，用于获取机器人中心位置信息；
障碍位置获取单元，用于获取障碍所在位置；
临时路径建立模块,用于建立临时行进路径；
障碍位置获取单元，用于获取障碍所在位置信息；
绕障路径建立模块，用于建立绕障路径；
回归判定单元，用于判定是否回归临时行进路径。
通过采用上述技术方案，控制单元获取机器人中心位置和障碍所在位置，并建立绕障路径，在无法获取到障碍所在位置时，控制大型清洁机器人回到原先预设的路径上，从而在实现障碍躲避的同时，使得大型清洁机器人清扫效果得到提升。
本发明的第三目的是提供一种计算机可读存储介质，能够存储相应的程序，其具有提高清扫效果的优点。
本发明的上述发明目的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，包括能够被处理器加载执行时实现上述避障方法的程序。
通过采用上述技术方案，对临时行进路径进行实时的障碍判定，在判定到障碍后进行等待，在等待超时后才建立绕障路径，若障碍短时存在，则不影响大型清洁机器人的影响，大型清洁机器人仍可以按照原定的路线进行清扫，不易出现较大范围的未覆盖清扫区域；在绕障路径上移动时，仍旧对临时行进路径上的障碍是否存在进行判定，当临时行进路径上的障碍物不存在时，及时回归到临时行进路径，从而不易出现较大范围的未覆盖清扫区域；整过避障过程中，通过绕障路径对障碍进行躲避，同时又在障碍除去后及时回归，使得大型清洁机器人的清扫效果得到提升。
本发明的第四目的是提供一种机器人，其具有提高清扫效果的优点。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种机器人，包括基板，所述基板上设置有前轮和后轮，所述基板上设置有刷盘，所述刷盘位于前轮和后轮之间，所述基板上设置有刮水器，所述刮水器位于后轮远离刷盘的一侧，所述基板上设置有用于控制前轮、后轮和刷盘工作的控制主机，所述控制主机通过上述避障方法对前轮和后轮进行控制。
通过采用上述技术方案，控制主机通过避障方法对前轮和后轮进行控制，从而使得机器人能够较好的对障碍物进行规避，在障碍物移除后，控制主机又能通过控制前轮和后轮将机器人带回至原先路径，从而使得机器人在完成避障的同时也能够不易对清扫区域进行遗漏，使得清扫效果的到提升。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过建立绕障路径并在障碍移除后回归至临时行进路径，从而使得大型清洁机器人可以在规避障碍的同时也能够减少遗漏的清扫区域，从而使得清扫效果得到提升；
2.在进行无障碍位置点的确定时，计算如当前大型清洁机器人的尺寸，从而使得大型清洁机器人在进行避障时不易与障碍发生碰撞，从而使得清扫过程不易受到影响；
3.障碍移除后，在大型清洁机器人与临时行进路径之间的距离小于预设值时才进行回归操作，从而使得大型清洁机器人不易在障碍移除后发生急转，降低了碰撞风险。
附图说明
图1是避障方法的流程图。
图2是避障系统的系统框图。
图3是机器人的结构示意图。
图4是体现中央控制器与传感模组的系统框图。
附图标记：11、机器人位置获取单元；12、障碍位置获取单元；13、临时路径建立模块；14、绕障路径建立模块；15、回归判定单元；21、基板；22、前轮；23、后轮；231、后左轮；232、后右轮；24、刷盘；25、刮水器；26、控制主机；261、中央控制器；262、传感模组。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种避障方法，包括：
获取预设的设定行进路径，设定行进路径为依据此次清扫任务，预先规划的路径路线。
获取机器人中心位置，并判定机器人中心位置是否位于设定行进路径起点，若机器人中心位置位于设定行进路径起点，则建立临时行进路径，并根据临时行进路径移动；若机器人中心位置未位于设定行进路径起点，则等待。
在进行临时行进路径的建立时，先以当前机器人中心位置为起点，动态截取机器人中心位置前方预设距离内的设定清扫路线，然后将此段路线定义为临时清扫路线，根据临时清扫路线进行移动，由于临时清扫路线为动态截取，临时清扫路线在大型清洁机器人的移动中实时变化。
在大型清洁机器人的移动中，实时判定当前临时行进路径上是否存在障碍，若存在，则停止移动并等待，若不存在则继续按照临时行进路径移动。在等待过程中，判定当前等待时间是否超过预设等待时间，若超过，则建立绕障路径并根据绕障路径移动，若未超过，则继续等待，直至超过预设等待时间。若在等待过程中，障碍物移除，则继续按照临时行进路径移动。
在进行绕障路径的建立时，先获取障碍物位置信息，然后获取与当前正在作业的大型清洁机器人对应的预设避障距离值，在设定行进路径上选取与障碍物之间间距等于预设避障距离值且位于障碍物后方的点，该点即为无障碍位置点。然后将无障碍位置点定义为终点，将当前机器人中心位置定义为起点，获取障碍位置信息和障碍物的外形体积信息，然后通过常规路径规划算法动态规划起点至终点的可通行路径，可通行路径即为绕障路径，常规路径规划算法为本领域中惯用的技术手段，故本说明书中不再赘述。
大型清洁机器人在按照绕障路径移动的同时，也对当前临时行进路径上是否存在障碍进行判定，若存在障碍，则仍按照绕障路径进行移动，直至到达终点，此时才回归至临时行进路径上；若不存在障碍，则获取临时行进路径上距离当前机器人中心位置最近的最近点，判定当前机器人中心位置与最近点之间的距离，若距离大于等于预设距离值，则大型清洁机器人仍按照绕障路径移动；若距离小于预设距离值，则在当前机器人中心位置与最近点之间建立回归路线，回归路线为直线，大型清洁机器人按照回归路线，离开绕障路径，移动至临时行进路径。
参照图2，为本发明公开的一种避障系统，包括机器人位置获取单元11、障碍位置获取单元12、临时路径建立模块13、绕障路径建立模块14和回归判定单元15，机器人位置获取单元11获取机器人中心位置信息，障碍位置获取单元12获取障碍所在位置信息，临时路径建立模块13在获取到机器人中心位置信息后，即可判定大型清洁机器人是否位于设定行进路径的起点，并建立临时行进路径，使得大型清洁机器人沿临时行进路径移动。在获取到障碍所在位置信息后，绕障路径建立模块14即可进行避障路径的规划，进行避障操作。在大型清洁机器人移动时，回归判定单元15通过障碍位置获取单元12传输的数据，判定是否需要回归临时行进路径，从而实现大型清洁机器人的移动、避障和回归至设定行进路径。
本发明公开一种计算机可读存储介质，包括能够被处理器加载执行时实现如图1流程中的各个步骤。计算机可读存储介质例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
参照图3和图4，为本发明公开的一种机器人，包括基板21，基板21上安装有控制主机26，基板21远离控制主机26的一侧安装有前轮22和后轮23，前轮22和后轮23分别位于基板21的两端，后轮23包括后左轮231和后右轮232，后左轮231和后右轮232分别位于基板21的两侧，前轮22、后左轮231和后右轮232均与控制主机26电连接。前轮22和后轮23之间安装有刷盘24，刷盘24也与控制主机26电连接，基板21远离前轮22的一端安装有刮水器25。控制主机26包括中央控制器261和与中央控制器261电连接的传感模组262，中央控制器261和传感模组262均设置在基板21上，中央控制器261可为安装有单片机或CPU的电路模块，传感模组262包括但不限于三维激光雷达、深度相机、超声模块、二维激光雷达和摄像头。三维激光雷达同时用于定位和避障，深度相机、超声模块、二维激光雷达和摄像头用于避障。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种避障方法，其特征在于，包括：
获取预设的设定行进路径；
获取机器人中心位置，并判定机器人中心位置是否位于设定行进路径起点；
若机器人中心位置位于设定行进路径起点，则建立临时行进路径，并根据临时行进路径移动；
实时判定当前临时行进路径上是否存在障碍；
若存在，则停止移动并等待，若不存在则继续按照临时行进路径移动；
判定当前等待时间是否超过预设等待时间，若超过，则建立绕障路径并根据绕障路径移动；
在移动的同时判定当前临时行进路径上是否存在障碍，若不存在障碍则回归临时行进路径；
所述建立绕障路径的具体方法包括：
在设定行进路径上选取无障碍位置点，并将无障碍位置点定义为终点；
将当前机器人中心位置定义为起点；
在起点和终点之间建立绕障路径；
所述在起点和终点之间建立绕障路径的具体方法包括：
获取起点位置信息；
获取终点位置信息；
获取障碍位置信息和障碍物的外形体积信息；
根据障碍位置信息和障碍物的外形体积信息动态规划起点至终点的可通行路径；
将可通行路径定义为绕障路径。
2.根据权利要求1所述的避障方法，其特征在于，所述建立临时行进路径的具体方法包括：
以当前机器人中心位置为起点，动态截取机器人中心位置前方预设距离内的设定行进路径；
将此段设定行进路径定义为临时行进路径。
3.根据权利要求1所述的避障方法，其特征在于，所述选取无障碍位置点的具体方法包括：
获取障碍位置信息；
获取预设避障距离值；
根据障碍位置信息和预设避障距离值，在设定行进路径上确定无障碍位置点；
所述无障碍位置点位于障碍后方且与障碍之间的距离等于预设避障距离值。
4.根据权利要求1所述的避障方法，其特征在于，所述回归临时行进路径的具体方法包括：
获取当前机器人中心位置与临时行进路径之间的距离；
若距离小于预设距离值，则离开绕障路径并移动至临时行进路径，根据临时行进路径移动；
若距离大于等于预设值，则继续根据绕障路径移动。
5.根据权利要求4所述的避障方法，其特征在于，所述离开绕障路径并移动至临时行进路径的具体方法包括：
获取临时行进路径上距离当前机器人中心位置最近的最近点；
在当前机器人中心位置与最近点之间建立回归路线；
根据回归路线移动至临时行进路径。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于：包括能够被处理器加载执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的避障方法的程序。
7.一种机器人，其特征在于：包括基板（21），所述基板（21）上设置有前轮（22）和后轮（23），所述基板（21）上设置有刷盘（24），所述刷盘（24）位于前轮（22）和后轮（23）之间，所述基板（21）上设置有刮水器（25），所述刮水器（25）位于后轮（23）远离刷盘（24）的一侧，所述基板（21）上设置有用于控制前轮（22）、后轮（23）和刷盘（24）工作的控制主机（26），所述控制主机（26）通过如权利要求1至5中任一项所述的避障方法对前轮（22）和后轮（23）进行控制。
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