CN111962442B - 一种多功能自跟随环卫机器人及其自跟随方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能自跟随环卫机器人及其自跟随方法，所述机器人包括车体、设置在所述车体上的垃圾吸拾作业系统和供水系统、分别设置在车体前端和左右侧的激光雷达、前雷达和侧雷达、与所述激光雷达、前雷达和侧雷达电路连接的控制系统，冲洗作业系统、喷雾消毒作业系统、光源传感器、高反射标志，所述供水系统与垃圾桶管路连接，所述控制系统用于进行目标识别和控制车体进行自跟随作业，并在机器人自跟随时目标被遮挡或丢失时使机器人停车制动，并再次进行目标识别和控制车体进行自跟随作业。本发明具有自跟随垃圾吸拾、高压冲洗、驾驶喷雾降尘、消毒防疫、花草浇灌以及驾驶转场等功能，作业范围广效率高、识别准确率高、操作轻松。

Description

一种多功能自跟随环卫机器人及其自跟随方法

技术领域

本发明涉及环保设备技术领域，特别地，涉及一种多功能自跟随环卫机器人及其自跟随方法。

背景技术

现城市高铁站、机场、背街小巷等区域，由于大型扫路车无法进入，此区域的清洁工作仍由环卫工人进行人力打扫，劳动强度大，效率低。受部分城中村墙面、柱杆上各种牛皮癣广告泛滥，环卫工人通常采用刀具刮铲，清理耗时费力，且极易破坏墙面和油漆，受设备外形限制，装水少，喷水作业时间短。

目前，虽然出现了一些自动跟随前方作业人员行走的智能环卫机器人，但这些环卫机器人一般功能单一，系统容差率、识别的准确率较低，尤其是在机场、高铁站等人流量大的场所，经常会出现突然无法进行自跟随作业的情况，而且当遇到与作业人员体型相似的行人出现时，其识别准确度也较差，经常出现误跟随的情况，且现有自跟随设备在目标丢失后，需人为重复标定复位，从而导致识别跟踪效率很低。

发明内容

本发明一方面提供了一种多功能自跟随环卫机器人，以解决环卫机器人一般功能单一，系统容差率、识别的准确率较低、跟踪效率低的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种多功能自跟随环卫机器人，包括设置有转向系统的车体、设置在所述车体上的垃圾吸拾作业系统和供水系统、分别设置在所述车体前端和左右侧的激光雷达、前雷达和侧雷达、与所述激光雷达、前雷达和侧雷达电路连接的控制系统，所述供水系统与垃圾桶管路连接，还包括：

冲洗作业系统，设置在所述车体上且与所述供水系统管路连接，用于喷射压力水对作业目标进行定点冲洗清除；

喷雾消毒作业系统，设置在所述车体上且与所述供水系统管路连接，用于对作业目标进行喷淋、浇灌以及防疫消毒；

光源传感器，用于实时检测激光雷达周围的光线强度，并反馈至控制系统；

高反射标志，设置在跟随目标上，用于当所述激光雷达对位于扫描范围内的高反射标志持续扫描时获得包含有突变反射率的点云；

所述控制系统用于根据所述具有突变反射率的点云、当前光线强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库的比较结果进行目标识别和控制车体进行自跟随作业；以及在机器人自跟随时目标被遮挡或丢失时使机器人停车制动，并根据激光雷达持续扫描获得的包含有突变反射率的点云与所述点云信息数据库的比较结果再次进行目标识别和控制车体进行自跟随作业。

进一步地，所述供水系统包括：

水箱，设置在所述车体内；

通过管路依次串接所述水箱的第一电动球阀、水滤、水泵、溢流阀，所述溢流阀的溢流口连接所述水箱，出水口通过闸阀分别连接所述冲洗作业系统和喷雾消毒作业系统；

补水系统，所述补水系统通过第二电动球阀、穿孔接头与所述垃圾吸拾作业系统的垃圾桶管路连接。

进一步地，所述供水系统还包括：

第一检测装置，用于检测所述垃圾桶内水的当前剩余量；

第二检测装置，用于检测所述水箱内水的当前剩余量；

所述控制系统还用于当水泵起动后，先关闭第一电动球阀、打开第二电动球阀，使水泵先从垃圾桶中吸水作业，当第一检测装置感应到垃圾桶中低水位时，关闭第二电动球阀，开启第一电动球阀直至第二检测装置感应到低水位时，则关闭水泵，并提示缺水。

进一步地，所述冲洗作业系统包括风道堵头和喷枪，当垃圾桶用作储水用途时，所述风道堵头用于封堵除尘箱的进风软管的进风口，所述喷枪通过管路和手动阀与所述溢流阀的出水口相连接；

所述喷雾消毒作业系统包括分别设置在车体右侧、左侧和后侧的右喷杆总成、左喷杆总成、后喷杆总成，所述右喷杆总成、左喷杆总成、后喷杆总成分别通过管路和手动阀与所述溢流阀的出水口相连接。

进一步地，所述高反射标志设置在垃圾吸拾作业系统的手持吸管或作业人员的工作服上。

进一步地，所述车体包括用于提供机器人行驶动力和制动力的驱动轮总成，所述驱动轮总成包括中央电子驻车制动器、驱动电机、减速机、车桥、车轮总成、行车制动总成；所述车桥安装在车架的底部，所述减速机和车轮总成均安装在所述车桥上，所述驱动电机与设置在驾驶位置的电子踏板电路连接，且电机轴一端与所述减速机连接，另一端安装有制动盘，所述中央电子驻车制动器安装在驱动电机远离减速机的一端并与驱动电机同轴连接，所述行车制动总成与设置在驾驶位置的制动踏板相连接；

自跟随模式下，行车档位设为空档，所述控制系统屏蔽所述电子踏板的输出信号，驱动电机通电时，中央电子驻车制动器松闸无制动力；驱动电机断电时，中央电子驻车制动器抱闸制动；

驾驶模式下，行车档位设为空档时，中央电子驻车制动器抱闸制动，行车档位设为前进挡或后退档时，中央电子驻车制动器松闸无制动力，通过操作人员踩踏制动踏板控制行车制动总成实现机器人制动。

根据本发明的另一方面，还提供了一种多功能自跟随环卫机器人的自跟随方法，包括步骤：

S1、控制激光雷达进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点，所述云点的信息包括反射率、基于平面极坐标系距离和极角，其中，所述平面极坐标系以激光雷达的发射中心为原点，以机器人纵向中心线为极轴，激光雷达测得反射物的距离为极径，激光雷达最右照射点为极角零值；

S2、当所述多个云点的信息、光源传感器测出的当前光照强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库相匹配时，识别标定目标；

S3、以识别的标定目标的云点为跟随动作判定点Q，并根据跟随动作判定点Q的距离和极角与预先设定的距离和转向启动阈值实现机器人的目标自跟随；

S4、当机器人自跟随时目标被遮挡或丢失时，控制机器人停车制动并重复执行步骤S1至S3，直至再次识别标定目标，并驱动机器人跟随目标动作。

进一步地，所述控制激光雷达进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点之前，还包括步骤：

建立可模拟日光强度的标定环境，并根据当地历史日光强度统计均值，逐级调节标定环境内的日光强度；

将机器人至于所述标定环境内，开启激光雷达和光源传感器；

在某一日光强度下，将高反射标志做成的标定目标，在预设的最大自跟随距离L内，由远到近，从不同方位靠近激光雷达，不断读取并存储激光雷达所测得的标定目标与激光雷达之间的距离、反射率以及所述光源传感器所记录的光照强度；

按日照变化规律重复上述步骤，调整日光强度，实时记录不同光强度下激光雷达所测得的标定目标与激光雷达之间的距离，反射率及光照强度形成点云信息数据库，其中，所述数据库中同一光照强度条件下对应保存有多种距离，同一距离条件下对应保存有多种反射率。

进一步地，所述当所述多个云点的信息、光源传感器测出的当前光照强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库进行比较，识别标定目标，具体包括步骤：

对所述激光雷达扫描某物体得到的多个云点进行欧拉聚类分割，抽取其中W个特性点，作为该物体的特征点；

将每个特性点与所述点云信息数据库进行匹配，当所述特性点的光照强度、距离与反射率在点云信息数据库中找到对应记录时，则初步判断该特性点为标定目标上的云点；

当W个特性点中与点云信息数据库相匹配的数量G的占比G/W超过预设阈值η时，则判定该物体为标定目标。

进一步地，所述以识别的标定目标的云点为跟随动作判定点Q，并根据跟随动作判定点Q的距离和极角与预先设定的距离和转向启动阈值实现机器人的目标自跟随，具体包括步骤：

作业人员作业过程中，激光雷达每完成一次扫描，将本次标定目标的跟随动作判定点Q的距离ρ_amin与预先设置的最大自跟随距离L、跟随启动阈值△ρ、人机安全距离K进行比较实现机器人跟随时的距离控制；

同时将本次标定目标的跟随动作判定点Q的极角θ与预先设置的转向启动角δ、激光雷达最大扫描角θ_max进行比较实现机器人跟随时的转向控制。

进一步地，所述将本次标定目标的跟随动作判定点Q的距离ρ_amin与预先设置的最大自跟随距离L、跟随启动阈值△ρ、人机安全距离K进行比较实现机器人跟随时的距离控制具体包括步骤：

若ρ_amin＞L，则判定机器人与标定目标距离太远，继续自跟随跟进存在风险，机器人停车制动，警示作业人员自跟随系统中断；

若ρ_amin≤L-△ρ，则判定标定目标与机器人处于合适位置，不需要跟进，机器人驻车；

若ρ_amin＞L-△ρ，则判定机器人离标定目标距离较远但仍在自跟随设定范围之内，启动驱动电机，驱动机器人前行进行跟进；

若ρ_amin＜K，则表示标定目标已处于前雷达或侧雷达的避障感应区域，机器人停车制动；

若侧雷达、前雷达触发感应时，机器人均停车制动，进行避障，直至障碍移除。

进一步地，所述将本次标定目标的跟随动作判定点Q的极角θ与预先设置的转向启动角δ、激光雷达最大扫描角θ_max进行比较实现机器人跟随时的转向控制，具体包括步骤：

若θ_max/2+δ＜θ，则系统判定标定目标相对机器人向右偏移，需向右转向，则机器人前轮转动角度为θ-(θ_max/2+δ)；

若θ_max/2-δ＞θ，则系统判定标定目标相对于机器人向左向偏离，需向左转向，则机器人前轮转动角度为(θ_max/2-δ)-θ；

若θ_max/2+δ≥θ≥θ_max/2-δ，则系统判定机器人无需转向。

进一步地，所述以识别的标定目标的云点为跟随动作判定点Q的步骤中，从G个与点云信息数据库相匹配的特性点中选取距离最小的云点作为跟随动作判定点Q。

进一步地，所述控制激光雷达进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点之前，还包括步骤：

通过滤波算法，将激光雷达扫描的最大物体范围控制在系统预设的最大自跟随距离L内。

本发明具有以下有益效果：

本发明的多功能自跟随环卫机器人包括有冲洗作业系统、喷雾消毒作业系统、光源传感器、高反射标志、控制系统，从而具有智能自跟随垃圾吸拾作业、自跟随冲洗作业、喷雾、消毒防疫以及花草浇灌作业的功能，机器人高效智能、功能全面丰富，垃圾桶一物两用提高储水量，比现有人工扫帚清扫，人力推、拉箱式垃圾桶作业劳动强度低，作业效率更高，比现有小型扫路机作业范围更广，可覆盖高台、座椅下方、设备周围、转角、窄缝等区域，机器人作业范围广、操作轻松、作业效率高。

本发明的多功能自跟随环卫机器人的自跟随方法通过控制激光雷达进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点、通过云点的信息、光源传感器测出的当前光照强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库的比较识别标定目标，并在识别后以标定目标的云点为跟随动作判定点Q，并根据跟随动作判定点Q的距离和极角与预先设定的距离和转向启动阈值实现机器人的目标自跟随，本方法采用区别于周围常规物体的高反射标志作为识别特征，通过先期对其进行识别、标定的训练，形成目标特征在不同作业环境下的数据信息，实现在复杂环境下仍可自动、重复识别已标定目标，并进行一系列的分析、运算和判断，实现了对目标的智能自动跟随、目标丢失自搜寻、再次发现自动重复跟随，同时结合机器人相关执行结构，可有效降低劳动作业强度，提高劳动效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的多功能自跟随环卫机器人右侧示意图；

图2是本发明优选实施例的多功能自跟随环卫机器人右侧示意图；

图3是本发明优选实施例的供水系统原理示意图。

图4是本发明优选实施例的多功能自跟随环卫机器人的自跟随吸拾作业示意图。

图5是本发明优选实施例的多功能自跟随环卫机器人的自跟随冲洗作业示意图。

图6是本发明优选实施例的驱动轮总成示意图。

图7是本发明优选实施例的多功能自跟随环卫机器人的自跟随方法流程示意图。

图中：1、垃圾桶；2、第一检测装置；3、驱动桥总成；301、中央电子驻车制动器；302、驱动电机；303、减速机；304、车桥；305、车轮总成；306、行车制动总成；4、水泵；5、风机；6、电池；7、控制系统；8、侧雷达；9、转向总成；10、电子踏板；11、前雷达；12、激光雷达；13、编码器；14、方向盘；15、车架；16、气弹簧；17、支撑架；18、进风软管；19、出风软管；20、高反射膜；21、锁紧夹；22、除尘箱；23、密封条；24、右喷杆总成；25、手持吸管；26、水箱；27、左喷杆总成；28、穿孔接头；29、后喷杆总成；30、风道堵头；31、喷枪；32、手动阀；33、溢流阀；34、制动踏板；35、水滤；36、第一电动球阀；37、第二检测装置；38、作业人员；39、高反射带；40、滤筒；41、光源传感器；42、第二电动球阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种多功能自跟随环卫机器人，包括设置有转向系统的车体、设置在所述车体上的垃圾吸拾作业系统和供水系统、分别设置在所述车体前端和左右侧的激光雷达12、前雷达11和侧雷达8、与所述激光雷达12、前雷达11和侧雷达8电路连接的控制系统7，所述供水系统在作业时与垃圾桶1管路连接，还包括冲洗作业系统、喷雾消毒作业系统、光源传感器41、高反射标志。

所述冲洗作业系统设置在所述车体上且与所述供水系统管路连接，用于喷射压力水对作业目标进行定点冲洗清除；

所述喷雾消毒作业系统设置在所述车体上且与所述供水系统管路连接，用于对作业目标进行喷淋、浇灌以及防疫消毒；

所述光源传感器41用于实时检测激光雷达12周围的光线强度，并反馈至控制系统7；

所述高反射标志设置在跟随目标上，用于当所述激光雷达12对位于扫描范围内的高反射标志持续扫描时获得包含有突变反射率的点云，其中，所述高反射标志可选用高反射膜20或高反射带39，所述高反射标志通过高反射率来识别和标定物体，作为替换，除了高反射膜20或高反射带39，所述高反射标志也可以采用其他通过用特殊材质的来用反射率进行目标识别与标定，并与其他物体区分。

所述控制系统7用于根据所述具有突变反射率的点云、当前光线强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库的比较结果进行目标识别和控制车体进行自跟随作业，并在机器人自跟随时目标被遮挡或丢失时使机器人停车制动，并根据激光雷达12持续扫描获得的包含有突变反射率的点云与所述点云信息数据库的比较结果再次进行目标识别和控制车体进行自跟随作业。

本实施例的车体包括驱动桥总成3、电池6、转向总成9、电子踏板10、编码器13、方向盘14、车架15，方向盘14与转向总成9驱动连接，所述编码器13用于采集方向盘14的转动角度，所述电子踏板10用于人工驾驶时启动驱动桥总成3使机器人前进或后退，电池6则为本实施例的环卫机器人各部分提供电能。

本实施例的所述垃圾吸拾作业系统与现有环卫机器人的垃圾吸拾作业系统相同，包括有风机5、气弹簧16、支撑架17、进风软管18、出风软管19、除尘箱22、手持吸管25等，所述除尘箱22安装于垃圾桶1的上方，并与车架15铰接，可整体往上翻转；正常作业时，除尘箱22下部与垃圾桶1上沿完全贴合，两者内腔相通，在两者接口处设置有密封条23，通过除尘箱22的重力及两侧的锁紧夹21可将除尘箱22与垃圾桶1接口密封。优选的，除尘箱22内部还设置有除尘过滤的滤筒40，在进行垃圾吸拾作业时，通过风机5运转，在垃圾桶1及手持吸管25内产生负压，作业人员38操作手持吸管25将地面垃圾经进风软管18吸入垃圾桶1内，吸入的空气经滤筒40过滤后通过出风软管19经风机5出风口排出。作业过程中，如垃圾桶1装满垃圾后，可将除尘箱22向上翻起，将垃圾桶1从环卫机器人上取下更换空垃圾桶1或将垃圾倾倒至垃圾站、垃圾转运处再重新装起垃圾桶1继续作业。

本实施例的多功能自跟随环卫机器人既包括设置有转向系统的车体、设置在所述车体上的垃圾吸拾作业系统和供水系统、分别设置在所述车体前端和左右侧的激光雷达12、前雷达11和侧雷达8、与所述激光雷达12、前雷达11和侧雷达8电路连接的控制系统7，还包括有冲洗作业系统、喷雾消毒作业系统、光源传感器41、高反射标志、控制系统7，既具有智能自跟随垃圾吸拾作业、自跟随冲洗作业、喷雾、消毒防疫以及花草浇灌作业的功能，还实现了对目标的智能自动跟随、目标丢失自搜寻、再次发现自动重复跟随，本实施例机器人高效智能、功能全面丰富，垃圾桶1一物两用提高储水量，减少加水频率，比现有人工扫帚清扫，人力推、拉箱式垃圾桶作业劳动强度低，作业效率更高，比现有小型扫路机作业范围更广，可覆盖高台、座椅下方、设备周围、转角、窄缝等区域，机器人作业范围广、操作轻松、作业效率高。

如图3所示，在本发明的优选实施例中，所述供水系统包括：

水箱26，设置在所述车体内；

通过管路依次串接所述水箱26的第一电动球阀36、水滤35、水泵4、溢流阀33，所述溢流阀33的溢流口连接所述水箱26，出水口通过闸阀分别连接所述冲洗作业系统和喷雾消毒作业系统；

补水管路，所述补水管路通过第二电动球阀42、穿孔接头28与所述垃圾吸拾作业系统的垃圾桶1相连接。具体的，所述穿孔接头28设置在除尘箱22侧壁，该所述穿孔接头28的一端通过管路依次连接第一电动球阀36和水泵4，另一端则为快插接头，方便在垃圾吸拾作业时拔脱补水管路，在冲洗作业和/或喷雾消毒作业系统时插接补水管路。

本实施例的供水系统同时与所述冲洗作业系统和喷雾消毒作业系统相连接，可在作业时为所述冲洗作业系统和喷雾消毒作业系统供水，同时，由于供水系统除了自身携带的水箱26外，还包括与垃圾桶1连接的补水管路，在垃圾桶1内装入水，在冲洗作业和/或喷雾消毒作业系统时可以由水箱26和垃圾桶1协同供水，从而大幅提高环卫机器人的携水量，延长用水时长，减少加水频率，由于补水管路连接的是供水系统和容纳垃圾的现有垃圾桶1，增加了垃圾桶1的用途，但没有增加环卫机器人的配件及体积，使垃圾桶1一物二用，有效的提升了机器人储水量，拓展了机器人作业范围，延长了喷水作业时长，降低加水频率。当然，作为替换，所述垃圾桶1也可用箱类或储水容器替代，所有通过移除、替换垃圾桶1采用其他方式增大机器人储水量的方式均为本实施例的等同替换。

如图3所示，在本发明的优选实施例中，所述供水系统还包括：

第一检测装置2，用于检测所述垃圾桶1内水的当前剩余量；

第二检测装置37，用于检测所述水箱26内水的当前剩余量；

所述控制系统7还用于当水泵4起动后，先关闭第一电动球阀36、打开第二电动球阀42，使水泵4先从垃圾桶1中吸水作业，当第一检测装置2感应到垃圾桶1中低水位时，关闭第二电动球阀42，开启第一电动球阀36直至第二检测装置37感应到低水位时，则关闭水泵4，并提示缺水。

本实施例中，所述垃圾桶1和水箱26内水的当前剩余量可方便通过第一检测装置2和第二检测装置37进行检测，其中，如第二检测装置37可采用液位传感器、超声波传感器或其他物理接触感应开关检测水箱26的当前剩余量。如第一检测装置2可采用非接触式的水压传感器，位于贴近垃圾桶1底部的位置，当垃圾桶1装水时，可用于检测垃圾桶1内的低水位。

在第一检测装置2和第二检测装置37检测到相应的信号后，所述控制系统7就可以根据第一检测装置2和第二检测装置37检测到的信号自动控制供水系统，提高环卫机器人的自动化程度，减少作业人员38的劳动强度，防止水泵4干转损坏：

当水泵4起动后，所述控制系统7先关闭第一电动球阀36、打开第二电动球阀42，使水泵4先从垃圾桶1中吸水作业，当第一检测装置2检测到垃圾桶1中低水位信号时，所述控制系统7关闭第二电动球阀42，开启第一电动球阀36直至第二检测装置37检测到水箱26的低水位信号时，则关闭水泵4，并提示缺水。考虑到垃圾桶1的多用途，本实施例通过电动阀门切换水路，使垃圾桶1优选供水，为后续可能要进行的垃圾吸拾作业腾出空间。

如图1至图3所示，在本发明的优选实施例中，所述冲洗作业系统包括风道堵头30和喷枪31，当垃圾桶1用作储水用途时，所述风道堵头30用于封堵除尘箱22的进风软管18的进风口，所述喷枪31通过管路和手动阀32与所述溢流阀33的出水口相连接(见图2)；

所述喷雾消毒作业系统包括分别设置在车体右侧、左侧和后侧的右喷杆总成24、左喷杆总成27、后喷杆总成29，所述右喷杆总成24、左喷杆总成27、后喷杆总成29分别通过管路和手动阀32与所述溢流阀33的出水口相连接。可选地，实际应用中，各喷杆总成的数量和安装位置可以根据实际的作业需要进行调整，以满足不同场合不同工况的需要。

如图4所示，在本发明的优选实施例中，所述高反射标志设置在垃圾吸拾作业系统的手持吸管25上，如在手持吸管25上设置有高反射膜20，该高反射膜20在激光雷达12照射时，具有超高的反射率。优选的，所述手持吸管25上位于操作手柄附近黏贴有高反射膜20，具体的，所述高反射膜20在手持吸管25上覆盖的长度范围C依据激光雷达12的离地高度H、雷达上下扫描范围A以及操作人员的作业习惯进行确定；最优的解为高反射膜20覆盖手持吸管25的面积足够大、长，能始终确保在作业人员38操作手持吸管25正常作业时，激光雷达12始终能扫描到上述高反射膜20。

如图5所示，在本发明的优选实施例中，所述高反射标志设置作业人员38的工作服上。优选的，将所述高反射膜20或高反射带39通过胶水或魔术贴黏贴在作业人员38的工作服上，黏贴的位置和高度可以根据作业人员38的身体参数确定，如黏贴在裤子上；更近一步地，所述高反射膜20或高反射带39在裤子上覆盖的长度范围B依据激光雷达12的离地高度H、雷达上下扫描范围A以及操作人员的身体参数进行确定，确保作业人员38正常行走时，上述黏贴的高反射膜20均能被激光雷达12所扫描。

如图6所示，在本发明的优选实施例中，所述车体包括本实施例的车体还包括车架15、电池6、转向总成9、电子踏板10、编码器13、方向盘14、用于提供机器人行驶动力和制动力的驱动桥总成3，所述驱动桥总成3包括中央电子驻车制动器301、驱动电机302、减速机303、车桥304、车轮总成305、行车制动总成306；所述车桥304安装在车架15的底部，所述减速机303和车轮总成305均安装在所述车桥304上，所述驱动电机302与设置在驾驶位置的电子踏板10电路连接，且电机轴一端与所述减速机303连接，另一端安装有制动盘，所述中央电子驻车制动器301安装在驱动电机302远离减速机303的一端并与驱动电机302同轴连接，所述行车制动总成306与设置在驾驶位置的制动踏板34相连接；

自跟随模式下，行车档位设为空档，所述控制系统7屏蔽所述电子踏板10的输出信号，驱动电机302通电时，中央电子驻车制动器301松闸无制动力；驱动电机302断电时，中央电子驻车制动器301抱闸制动；

驾驶模式下，行车档位设为空档时，中央电子驻车制动器301抱闸制动，行车档位设为前进挡或后退档时，中央电子驻车制动器301松闸无制动力，通过操作人员踩踏制动踏板34控制行车制动总成306实现机器人制动。具体的行车制动总成306包括不限于安装于驱动桥总成3两端的拉线式、油压式鼓式制动器、盘式制动器等。

本实施例提供的环卫机器人采用所述中央电子驻车制动器301和行车制动总成306组合制动的方式，并结合控制系统7不同工况的控制策略，极大的提高了自跟随模式下制动的灵敏度和行车制动的舒适性。

如图7所示，本发明的另一优选实施例还提供了一种多功能自跟随环卫机器人的自跟随方法，包括步骤：

S1、控制激光雷达12进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点，所述云点的信息包括反射率、基于平面极坐标系距离和极角，其中，所述平面极坐标系以激光雷达12的发射中心为原点，以机器人纵向中心线为极轴，激光雷达12测得反射物的距离为极径，激光雷达12最右照射点为极角零值；

S2、当所述多个云点的信息、光源传感器41测出的当前光照强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库相匹配时，识别标定目标；

S3、以识别的标定目标的云点为跟随动作判定点Q，并根据跟随动作判定点Q的距离和极角与预先设定的距离和转向启动阈值实现机器人的目标自跟随；

S4、当机器人自跟随时目标被遮挡或丢失时，控制机器人停车制动并重复执行步骤S1至S3，直至再次识别标定目标，并驱动机器人跟随目标动作。

本实施例的多功能自跟随环卫机器人的自跟随方法通过控制激光雷达12进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点、通过云点的信息、光源传感器41测出的当前光照强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库的比较识别标定目标，并在识别后以标定目标的云点为跟随动作判定点Q，并根据跟随动作判定点Q的距离和极角与预先设定的距离和转向启动阈值实现机器人的目标自跟随，本实施例的跟随方法采用区别于周围常规物体的高反射标志作为识别特征，通过先期对其进行识别、标定的训练，形成目标特征在不同作业环境下的数据信息，实现在复杂环境下仍可自动、准确、重复识别已标定目标，并进行一系列的分析、运算和判断，实现了对目标的智能自动跟随、目标丢失自搜寻、再次发现自动重复跟随且无需人为重复标定复位，与现有自跟随设备在目标丢失后，需人为重复标定复位相比，极大的提高了劳动效率，改善了使用体验，具有明显的社会经济效应，同时结合机器人相关执行结构，可有效降低劳动作业强度，提高综合作业效率。

在本发明的优选实施例中，所述控制激光雷达12进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点之前，还包括步骤：

S101、建立可模拟日光强度的标定环境，并根据当地历史日光强度统计均值，逐级调节标定环境内的日光强度；

S102、将机器人至于所述标定环境内，开启激光雷达12和光源传感器41；

S103、在某一日光强度下，将高反射标志做成的标定目标，在预设的最大自跟随距离L内，由远到近，从不同方位靠近激光雷达12，不断读取并存储激光雷达12所测得的标定目标与激光雷达12之间的距离、反射率以及所述光源传感器41所记录的光照强度；

S104、按日照变化规律重复上述步骤，调整日光强度，实时记录不同光强度下激光雷达12所测得的标定目标与激光雷达12之间的距离，反射率及光照强度形成点云信息数据库，其中，所述数据库中同一光照强度条件下对应保存有多种距离，同一距离条件下对应保存有多种反射率。

本实施例通过机器人在上述不同光照强度，不同距离时激光雷达12对高反射标志，如高反射膜20照射的反射率进行测定及训练，形成基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库，后续在进行目标识别和控制车体进行自跟随作业时，均将实时采集的具有突变反射率的点云、当前光线强度与所述基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库作为比较对象，并根据比较的结果进行目标识别和控制车体进行自跟随作业，只要点云信息数据库的信息足够丰富时，即可确保机器人在复杂环境下快速识别以高反射标志为标定目标的载体，极大的提高系统容差率、目标识别的准确率。

在本发明的优选实施例中，所述当所述多个云点的信息、光源传感器41测出的当前光照强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库进行比较，识别标定目标，具体包括步骤：

S201、对所述激光雷达12扫描某物体得到的多个云点进行欧拉聚类分割，抽取其中W个特性点，作为该物体的特征点；

S202、将每个特性点与所述点云信息数据库进行匹配，当所述特性点的光照强度、距离与反射率在点云信息数据库中找到对应记录时，则初步判断该特性点为标定目标上的云点；

S203、当W个特性点中与点云信息数据库相匹配的数量G的占比G/W超过预设阈值η时，则判定该物体为标定目标。

本实施例中，所述激光雷达12扫描某物体得到的多个云点后，会进行欧拉聚类分割，并抽取其中W个特性点，作为该物体的特征点；接着会将抽取的W个特性点与所述点云信息数据库进行匹配，匹配时，先将根据特性点的光照强度进行比较，若在所述点云信息数据库找到具有相同光照强度的云点时，则在该光照强度的基础上继续寻找是否具有相同距离的云点，若有，则在该距离的基础上继续寻找是否具有相同反射率的云点，当特性点的光照强度、距离和反射率在点云信息数据库中均找到对应的记录后，则初步判断该特性点为标定目标上的云点。重复上述匹配过程，即可完成对W个特性点的匹配，而当W个特性点中与点云信息数据库相匹配的数量G的占比G/W超过预设阈值η时，则可判定该物体为标定目标，否则继续搜索目标。

优选的，以作业人员38开启风机5并把持手持吸管25在机器人前方进行地面垃圾吸拾作业为例，贴有高反射膜20的手持吸管25进入激光雷达12的扫描范围，激光雷达12扫描到附着有高反射膜20的手持吸管25后，获得多个高反射率突变云点，位于同一平面的上述突变云点可根据手持吸管25轮廓形成一条反射率值突变的云点曲线，接着通过所述步骤201至步骤203即可识别出手持吸管25，完成目标识别。

在本发明的优选实施例中，所述以识别的标定目标的云点为跟随动作判定点Q，并根据跟随动作判定点Q的距离和极角与预先设定的距离和转向启动阈值实现机器人的目标自跟随，具体包括步骤：

S31、作业人员38作业过程中，激光雷达12每完成一次扫描，将本次标定目标的跟随动作判定点Q的距离ρ_amin与预先设置的最大自跟随距离L、跟随启动阈值△ρ、人机安全距离K进行比较实现机器人跟随时的距离控制；

S32、同时将本次标定目标的跟随动作判定点Q的极角θ与预先设置的转向启动角δ、激光雷达12最大扫描角θ_max进行比较实现机器人跟随时的转向控制。

本实施例使环卫机器人在进行目标自跟随时通过距离控制和转向控制确保跟随机器人与标定目标之间始终保持可靠、安全、合理的相对距离和夹角，做到人走机走，人停机停，既保证了各项跟随作业的顺利高效进行，同时也保证了环卫机器人和作业人员38之间的作业安全性，同时，通过设置跟随启动阈值△ρ和转向启动角δ可一定程度上减少过多的启动频率，使跟随过程尽可能的连续，确保环卫机器人跟随行走的平稳性。

在本发明的优选实施例中，所述将本次标定目标的跟随动作判定点Q的距离ρ_amin与预先设置的最大自跟随距离L、跟随启动阈值△ρ、人机安全距离K进行比较实现机器人跟随时的距离控制具体包括步骤：

S311、若ρ_amin＞L，则判定机器人与标定目标距离太远，继续自跟随跟进存在风险，机器人停车制动，警示作业人员38自跟随系统中断；

S312、若ρ_amin≤L-△ρ，则判定标定目标与机器人处于合适位置，不需要跟进，机器人驻车；

S313、若ρ_amin＞L-△ρ，则判定机器人离标定目标距离较远但仍在自跟随设定范围之内，启动驱动电机302，驱动机器人前行进行跟进；

S314、若ρ_amin＜K，则表示标定目标已处于前雷达11或侧雷达8的避障感应区域，机器人停车制动；

S315、若侧雷达8、前雷达11触发感应时，机器人均停车制动，进行避障，直至障碍移除。

本实施例提供了具体的机器人跟随时的距离控制过程，所述距离控制过程通过对应的控制策略，确保跟随机器人与标定目标之间、障碍物之间始终保持可靠、安全、合理的相对距离。

在本发明的优选实施例中，所述将本次标定目标的跟随动作判定点Q的极角θ与预先设置的转向启动角δ、激光雷达12最大扫描角θ_max进行比较实现机器人跟随时的转向控制，具体包括步骤：

S321、若θ_max/2+δ＜θ，则系统判定标定目标相对机器人向右偏移，需向右转向，则机器人前轮转动角度为θ-(θ_max/2+δ)；

S322、若θ_max/2-δ＞θ，则系统判定标定目标相对于机器人向左向偏离，需向左转向，则机器人前轮转动角度为(θ_max/2-δ)-θ；

S323、若θ_max/2+δ≥θ≥θ_max/2-δ，则系统判定机器人无需转向。

本实施例提供了具体的机器人跟随时的转向控制过程，所述转向控制过程通过对应的控制策略，确保跟随机器人的纵向中心线与标定目标之间的夹角始终位于合理范围内，从而与所述距离控制过程相配合，共同完成环卫机器人的自跟随控制。

在本发明的优选实施例中，所述以识别的标定目标的云点为跟随动作判定点Q的步骤中，从G个与点云信息数据库相匹配的特性点中选取距离最小的云点作为跟随动作判定点Q。

G个与点云信息数据库相匹配的特性点中，有的距离远，有的距离近，从安全性的角度考虑，本实施例选取距离最小的云点作为跟随动作判定点Q，当距离最小的云点与环卫机器人之间处于合理的距离和角度时，则可判断标定目标的其他云点与环卫机器人之间也必然处于合理的距离和角度，反之，当标定目标的其他云点与环卫机器人之间处于合理的距离和角度时，距离最小的云点与环卫机器人之间未必处于合理的距离和角度，因此，为了保证跟随作业时环卫机器人与标定目标之间距离和角度的合理性，如绝对性地判断环卫机器人与手持吸管25或作业人员38之间是否处于合理的距离，本实施例选用距离最小的云点作为跟随动作判定点Q，以跟随动作判定点Q为基础，从而确保环卫机器人后续距离控制和转向控制的可靠性、安全性。

在本发明的优选实施例中，所述控制激光雷达12进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点之前，还包括步骤：

通过滤波算法，将激光雷达12扫描的最大物体范围控制在系统预设的最大自跟随距离L内，如激光雷达扫描到物体的距离大于L则过滤该值，不参与后续的比较分析，当然L值可以根据程序进行设置，以降低系统运算量，提高系统运算速度。

优选的，所述步骤S4中，环卫机器人可重复搜寻标定目标，发现目标并识别后再次自动自跟随。具体的，在目标被遮挡或丢失时，激光雷达12扫描到的其他物体的云点信息，如距离、极角、反射率与预先标定的点云信息数据库的信息不匹配，环卫机器人停车制动并重复执行步骤S1至S3，此时控制系统7驱动激光雷达12持续扫描周围物体，持续将扫描到物体的云点信息(距离、极角、反射率)与预先标定的点云信息数据库进行匹配运算，当标定目标在最大自跟随范围L内再次被扫描到，且标定目标的云点信息与预先标定的点云信息数据库满足前述目标识别策略要求时，环卫机器人将再次锁定标定目标，并按前述的跟进策略启动自跟随再次跟进。本实施例通过上述对标定目标的再次识别与跟随，可有提高整理自跟随效率，避免跟随目标丢失后，需重置系统进行标定的问题，无需人为重复标定复位，极大的提升了作业效率和使用体验。

如图4所示，在进行自跟随垃圾吸拾作业时，环卫机器人处于自跟随作业模式，作业人员38抓住手持吸管25的手柄进行垃圾吸拾作业，作业人员38在作业过程中，控制系统7通过激光雷达12识别粘附在手持吸管25上的高反射膜20，并根据前述识别策略和自跟随策略进行作业人员38的跟随作业，使环卫机器人与作业人员38之间始终具有合理的距离和角度。作业过程中，如垃圾桶1装满垃圾后，可将除尘箱22向上翻起，将垃圾桶1从机器人上取下更换空垃圾桶或将垃圾倾倒至垃圾站、垃圾转运处再重新装起垃圾桶继续作业。

优选的，如图5所示，本发明提供的环卫机器人除进行自跟随垃圾吸拾作业还可以自跟随冲洗作业，具体实时方式如下：

a、往水箱26中加满清水，将除尘箱22往上翻起，向垃圾桶1内注入清水；用橡胶软管一端连接穿孔接头28，另一端则将其放入垃圾桶1内，端口沉入垃圾桶1底部。用风道堵头30将除尘箱22上的进风软管18的进风口封堵，再下放除尘箱22，用锁紧夹21将垃圾桶1与除尘箱22的连接处锁紧密封；

b、作业人员38将高反射带39做成的标签黏贴于工作服上，具体的，当作业人员38正常行走时，高反射带39始终处于激光雷达12的扫描范围，先将环卫机器人行驶档位设为空档(N档)，控制系统7切换至自跟随作业模式，打开相关手动阀32，开启水泵4，再把持喷枪31对地面进行冲洗作业。

c、水泵4开启后，控制系统7先关闭第一电动球阀36，打开第二电动球阀42，水泵4先从垃圾桶1中吸水作业，当第一检测装置2感应到垃圾桶1中低水位时，关闭第二电动球阀42，开启第一电动球阀36直至第二检测装置37感应到垃圾桶1处于低水位时，关闭水泵4，并提示缺水。

d、作业人员38在作业过程中，控制系统7通过激光雷达12识别粘附在作业人员38身上的高反射带39，根据前述识别策略和自跟随策略控制环卫机器人进行跟随作业。

同理，作业人员38可依据环卫机器人的结构，将环卫机器人设置为驾驶作业模式，驾驶环卫机器人通过右喷杆总成24、后喷杆总成29、左喷杆总成27进行喷雾降尘、消毒防疫以及花草浇灌作业，具体实施方式不再赘述。

综上所述，本发明的多功能自跟随环卫机器人具有自跟随垃圾吸拾作业、自跟随冲洗作业、喷雾、消毒防疫以及花草浇灌作业的功能，机器人高效智能、功能全面丰富，垃圾桶1一物两用，有效的提升了机器人储水量，拓展了机器人作业范围，延长了喷水作业时间，相比现有人工扫帚清扫、人力推、拉箱式垃圾桶作业劳动强度低，作业效率更高；相比现有小型扫路机作业范围更广，可覆盖高台、座椅下方、设备周围、转角、窄缝等区域。同时本发明提出的自跟随方法包括基于点云信息数据库的识别标定策略和自跟随跟进策略，识别准确率高，相比现有自跟随设备在目标丢失后，需人为重复标定复位相比，极大的提高了劳动效率，改善了使用体验，具有明显的社会经济效应。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种多功能自跟随环卫机器人，包括设置有转向系统的车体、设置在所述车体上的垃圾吸拾作业系统和供水系统、分别设置在所述车体前端和左右侧的激光雷达(12)、前雷达(11)和侧雷达(8)、与所述激光雷达(12)、前雷达(11)和侧雷达(8)电路连接的控制系统(7)，其特征在于，所述供水系统与垃圾桶(1)管路连接，还包括：

冲洗作业系统，设置在所述车体上且与所述供水系统管路连接，用于喷射压力水对作业目标进行定点冲洗清除；

喷雾消毒作业系统，设置在所述车体上且与所述供水系统管路连接，用于对作业目标进行喷淋、浇灌以及防疫消毒；

光源传感器(41)，用于实时检测激光雷达(12)周围的光线强度，并反馈至控制系统(7)；

高反射标志，设置在跟随目标上，用于当所述激光雷达对位于扫描范围内的高反射标志持续扫描时获得包含有突变反射率的点云；

所述控制系统用于根据所述具有突变反射率的点云、当前光线强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库的比较结果进行目标识别和控制车体进行自跟随作业；以及在机器人自跟随时目标被遮挡或丢失时使机器人停车制动，并根据激光雷达持续扫描获得的包含有突变反射率的点云与所述点云信息数据库的比较结果再次进行目标识别和控制车体进行自跟随作业。

2.根据权利要求1所述的多功能自跟随环卫机器人，其特征在于，所述供水系统包括：

水箱(26)，设置在所述车体内；

通过管路依次串接所述水箱(26)的第一电动球阀(36)、水滤(35)、水泵(4)、溢流阀(33)，所述溢流阀(33)的溢流口连接所述水箱(26)，出水口通过闸阀分别连接所述冲洗作业系统和喷雾消毒作业系统；

补水系统，所述补水系统通过第二电动球阀(42)、穿孔接头(28)与所述垃圾吸拾作业系统的垃圾桶(1)管路连接。

3.根据权利要求2所述的多功能自跟随环卫机器人，其特征在于，所述供水系统还包括：

第一检测装置(2)，用于检测所述垃圾桶(1)内水的当前剩余量；

第二检测装置(37)，用于检测所述水箱(26)内水的当前剩余量；

所述控制系统(7)还用于当水泵(4)起动后，先关闭第一电动球阀(36)、打开第二电动球阀(42)，使水泵(4)先从垃圾桶(1)中吸水作业，当第一检测装置(2)感应到垃圾桶(1)中低水位时，关闭第二电动球阀(42)，开启第一电动球阀(36)直至第二检测装置(37)感应到低水位时，则关闭水泵(4)，并提示缺水。

4.根据权利要求2所述的多功能自跟随环卫机器人，其特征在于，

所述冲洗作业系统包括风道堵头(30)和喷枪(31)，当垃圾桶(1)用作储水用途时，所述风道堵头(30)用于封堵除尘箱(22)的进风软管(18)的进风口，所述喷枪(31)通过管路和手动阀(32)与所述溢流阀(33)的出水口相连接；

所述喷雾消毒作业系统包括分别设置在车体右侧、左侧和后侧的右喷杆总成(24)、左喷杆总成(27)、后喷杆总成(20)，所述右喷杆总成(24)、左喷杆总成(27)、后喷杆总成(20)分别通过管路和手动阀(32)与所述溢流阀(33)的出水口相连接。

5.根据权利要求4所述的多功能自跟随环卫机器人，其特征在于，

所述高反射标志设置在垃圾吸拾作业系统的手持吸管(25)或作业人员(38)的工作服上。

6.根据权利要求1所述的多功能自跟随环卫机器人，其特征在于，

所述车体包括用于提供机器人行驶动力和制动力的驱动轮总成(3)，所述驱动轮总成(3)包括中央电子驻车制动器(301)、驱动电机(302)、减速机(303)、车桥(304)、车轮总成(305)、行车制动总成(306)；所述车桥(304)安装在车架的底部，所述减速机(303)和车轮总成(305)均安装在所述车桥(304)上，所述驱动电机(302)与设置在驾驶位置的电子踏板(10)电路连接，且电机轴一端与所述减速机(303)连接，另一端安装有制动盘，所述中央电子驻车制动器(301)安装在驱动电机(302)远离减速机(303)的一端并与驱动电机(302)同轴连接，所述行车制动总成(306)与设置在驾驶位置的制动踏板(34)相连接；

自跟随模式下，行车档位设为空档，所述控制系统(7)屏蔽所述电子踏板(10)的输出信号，驱动电机(302)通电时，中央电子驻车制动器(301)松闸无制动力；驱动电机(302)断电时，中央电子驻车制动器(301)抱闸制动；

驾驶模式下，行车档位设为空档时，中央电子驻车制动器(301)抱闸制动，行车档位设为前进挡或后退档时，中央电子驻车制动器(301)松闸无制动力，通过操作人员踩踏制动踏板(34)控制行车制动总成(306)实现机器人制动。

7.一种多功能自跟随环卫机器人的自跟随方法，其特征在于，包括步骤：

S1、控制激光雷达(12)进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点，所述云点的信息包括反射率、基于平面极坐标系距离和极角，其中，所述平面极坐标系以激光雷达(12)的发射中心为原点，以机器人纵向中心线为极轴，激光雷达(12)测得反射物的距离为极径，激光雷达最右照射点为极角零值；

S2、当所述多个云点的信息、光源传感器(41)测出的当前光照强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库相匹配时，识别标定目标；

S3、以识别的标定目标的云点为跟随动作判定点Q，并根据跟随动作判定点Q的距离和极角与预先设定的距离和转向启动阈值实现机器人的目标自跟随；

S4、当机器人自跟随时目标被遮挡或丢失时，控制机器人停车制动并重复执行步骤S1至S3，直至再次识别标定目标，并驱动机器人跟随目标动作。

8.根据权利要求7所述的自跟随方法，其特征在于，

所述控制激光雷达(12)进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点之前，还包括步骤：

建立可模拟日光强度的标定环境，并根据当地历史日光强度统计均值，逐级调节标定环境内的日光强度；

将机器人至于所述标定环境内，开启激光雷达(12)和光源传感器(41)；

在某一日光强度下，将高反射标志做成的标定目标，在预设的最大自跟随距离L内，由远到近，从不同方位靠近激光雷达(12)，不断读取并存储激光雷达所测得的标定目标与激光雷达(12)之间的距离、反射率以及所述光源传感器(41)所记录的光照强度；

按日照变化规律重复上述步骤，调整日光强度，实时记录不同光强度下激光雷达所测得的标定目标与激光雷达(12)之间的距离，反射率及光照强度形成点云信息数据库，其中，所述数据库中同一光照强度条件下对应保存有多种距离，同一距离条件下对应保存有多种反射率。

9.根据权利要求7所述的自跟随方法，其特征在于，

当所述多个云点的信息、光源传感器(41)测出的当前光照强度与预先标定的基于不同光照强度、距离、反射率的点云信息数据库相匹配时，识别标定目标，具体包括步骤：

对所述激光雷达(12)扫描某物体得到的多个云点进行欧拉聚类分割，抽取其中W个特性点，作为该物体的特征点；

将每个特性点与所述点云信息数据库进行匹配，当所述特性点的光照强度、距离与反射率在点云信息数据库中找到对应记录时，则初步判断该特性点为标定目标上的云点；

当W个特性点中与点云信息数据库相匹配的数量G的占比G/W超过预设阈值η时，则判定该物体为标定目标。

10.根据权利要求7所述的自跟随方法，其特征在于，

所述以识别的标定目标的云点为跟随动作判定点Q，并根据跟随动作判定点Q的距离和极角与预先设定的距离和转向启动阈值实现机器人的目标自跟随，具体包括步骤：

作业人员作业过程中，激光雷达(12)每完成一次扫描，将本次标定目标的跟随动作判定点Q的距离ρ_amin与预先设置的最大自跟随距离L、跟随启动阈值△ρ、人机安全距离K进行比较实现机器人跟随时的距离控制；

同时将本次标定目标的跟随动作判定点Q的极角θ与预先设置的转向启动角δ、激光雷达最大扫描角θ_max进行比较实现机器人跟随时的转向控制。

11.根据权利要求10所述的自跟随方法，其特征在于，

所述将本次标定目标的跟随动作判定点Q的距离ρ_amin与预先设置的最大自跟随距离L、跟随启动阈值△ρ、人机安全距离K进行比较实现机器人跟随时的距离控制具体包括步骤：

若ρ_amin＞L，则判定机器人与标定目标距离太远，继续自跟随跟进存在风险，机器人停车制动，警示作业人员自跟随系统中断；

若ρ_amin≤L-△ρ，则判定标定目标与机器人处于合适位置，不需要跟进，机器人驻车；

若ρ_amin＞L-△ρ，则判定机器人离标定目标距离较远但仍在自跟随设定范围之内，启动驱动电机(302)，驱动机器人前行进行跟进；

若ρ_amin＜K，则表示标定目标已处于前雷达(11)或侧雷达(8)的避障感应区域，机器人停车制动；

若侧雷达(8)、前雷达(11)触发感应时，机器人均停车制动，进行避障，直至障碍移除。

12.根据权利要求10所述的自跟随方法，其特征在于，

所述将本次标定目标的跟随动作判定点Q的极角θ与预先设置的转向启动角δ、激光雷达最大扫描角θ_max进行比较实现机器人跟随时的转向控制，具体包括步骤：

若θ_max/2+δ＜θ，则系统判定标定目标相对机器人向右偏移，需向右转向，则机器人前轮转动角度为θ-(θ_max/2+δ)；

若θ_max/2-δ＞θ，则系统判定标定目标相对于机器人向左向偏离，需向左转向，则机器人前轮转动角度为(θ_max/2-δ)-θ；

若θ_max/2+δ≥θ≥θ_max/2-δ，则系统判定机器人无需转向。

13.根据权利要求9所述的自跟随方法，其特征在于，所述以识别的标定目标的云点为跟随动作判定点Q的步骤中，从G个与点云信息数据库相匹配的特性点中选取距离最小的云点作为跟随动作判定点Q。

14.根据权利要求7所述的自跟随方法，其特征在于，所述控制激光雷达(12)进入扫描状态获得具有突变反射率的多个云点之前，还包括步骤：

通过滤波算法，将激光雷达(12)扫描的最大物体范围控制在系统预设的最大自跟随距离L内。

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