CN113110515A - 一种移动机器人避障方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种移动机器人避障方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动机器人避障方法、装置、设备及存储介质。移动机器人避障方法包括：分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离；分别判断右侧前距离和左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果；将右侧判断结果和左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令；根据避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节。解决使用测距传感器较多和算法较复杂导致的硬件成本较高和避障反应较慢的问题，实现减少测距传感器个数，节省硬件成本，并降低了算法设计复杂度，提高了避障反应的效率，提高了智能化程度的效果。

Description

一种移动机器人避障方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及机器人控制技术，尤其涉及一种移动机器人避障方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着科学技术的进步，智慧家居的概念开始兴起，尤其是家用机器人的发展越来越迅速，如宠物机器人和扫地机器人等，在机器人运动过程中会遇到墙壁和家具等障碍物，需要机器人具有良好的避障策略。
现有的机器人避障方式多采用基于接触传感器、图像传感器和测距传感器的测量数据，其中，基于测距传感器的机器人避障方式多采用三个及以上测距传感器。
基于接触式传感器的机器人避障策略，机器人只有在接触到障碍物后，才能进行算法分析，执行避障动作，智能化程度不高，同时机器人在避障过程中可能对周围环境和自身造成破坏，无法适应复杂的场景；基于图像传感器的机器人避障策略，避障算法设计复杂计算量大，对处理器性能要求较高，由于图像是二维的，导致通过图像获取障碍物距离信息较难且不准确，同时避障算法对环境变化敏感，鲁棒性不高；因此，基于测距传感器的机器人避障策略精度高、适应度好，然而，基于三个测距传感器的机器人避障，多使用了一个测距传感器来检测前面的障碍物，增加了硬件成本，同时算法设计较复杂。
发明内容
本发明提供一种移动机器人避障方法、装置、设备及存储介质，以实现减少设置的测距传感器个数，节省硬件成本，并降低了算法设计复杂度，提高了避障反应的效率，提高了智能化程度的效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种移动机器人避障方法，移动机器人包括依次连接的左侧、前侧、右侧、依次设置于左侧的朝向为右的左侧传感器和设置于右侧的朝向为左的右侧传感器，包括：
分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离；
分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果；
将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令；
根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节。
可选的，所述分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离，包括：
对所述左侧传感器和所述右侧传感器测量到的原始测距值进行预处理得到所述右侧前距离和所述左侧前距离。
可选的，所述预处理包括：
去除超过所述左侧传感器和所述右侧传感器测距范围的测距值，得到有效测距值；
使用滤波算法对所述有效测距值去噪。
可选的，所述右侧判断结果包括右侧第一预设值、右侧第二预设值和右侧第三预设值；所述左侧判断结果包括左侧第一预设值、左侧第二预设值和左侧第三预设值；所述分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果，包括：
若所述右侧前距离大于等于所述第三阈值，则所述右侧第一预设值、所述右侧第二预设值和所述右侧第三预设值均取值为0；
若所述右侧前距离小于所述第三阈值并大于等于所述第二阈值，则所述右侧第一预设值和所述右侧第二预设值均取值为0，所述右侧第三预设值取值为1；
若所述右侧前距离小于所述第二阈值并大于等于所述第一阈值，则所述右侧第一预设值取值为0，所述右侧第二预设值和所述右侧第三预设值均取值为1；
若所述右侧前距离小于所述第一阈值，则所述右侧第一预设值、所述右侧第二预设值和所述右侧第三预设值均取值为1；
若所述左侧前距离大于等于所述第三阈值，则所述左侧第一预设值、所述左侧第二预设值和所述左侧第三预设值均取值为0；
若所述左侧前距离小于所述第三阈值并大于等于所述第二阈值，则所述左侧第一预设值和所述左侧第二预设值均取值为0，所述左侧第三预设值取值为1；
若所述左侧前距离小于所述第二阈值并大于等于所述第一阈值，则所述左侧第一预设值取值为0，所述左侧第二预设值和所述左侧第三预设值均取值为1；
若所述左侧前距离小于所述第一阈值，则所述左侧第一预设值、所述左侧第二预设值和所述左侧第三预设值均取值为1。
可选的，所述将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令，包括：
当所述右侧判断结果和所述左侧判断结果的取值均为0时，所述避障动作指令为“以第一预设速度向前移动”；
当所述右侧第三预设值和所述左侧第三预设值至少一个的取值为1时，所述避障动作指令为“以第二预设速度向前移动”；
当所述右侧第二预设值和所述左侧第二预设值至少一个的取值为1时，所述避障动作指令为“以第三预设速度向前移动”；
当所述右侧第一预设值取值为1，所述左侧第一预设值取值为0时，所述避障动作指令为“先原地向左旋转45度，然后以第三预设速度向前移动”；
当所述左侧第一预设值取值为1，所述右侧第一预设值取值为0时，所述避障动作指令为“先原地向右旋转45度，然后以第三预设速度向前移动”；
当所述右侧判断结果和所述左侧判断结果的取值均为1时，所述避障动作指令为“先原地按预设方向旋转90度，然后以第三预设速度向前移动”。
可选的，所述移动机器人包括左右两个控制轮，所述根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节，包括：
根据轮式机器人运动学，将避障动作指令分解为左右控制轮的电机的电压信号，分别控制左右控制轮执行相应的避障动作。
可选的，在根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节之后，还包括：
在预设时间间隔后，获取下一组的所述右侧前距离和所述左侧前距离；其中预设时间间隔取值为0.2s。
第二方面，本发明实施例还提供了一种移动机器人避障装置，包括：
距离获取模块，用于分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离；
判断模块，用于分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果；
指令获取模块，用于将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令；
执行模块，用于根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节。
第三方面，本发明实施例还提供了一种移动机器人避障设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
左侧传感器和右侧传感器，用于获取移动机器人的右侧前距离和左侧前距离；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面中任一所述的移动机器人避障方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面中任一所述的移动机器人避障方法。
本发明通过使用两个朝向交叉放置的测距传感器，分别测量移动机器人右前侧、左前侧与障碍物的距离，并判断与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到移动机器人与障碍物之间的距离范围从而执行相应的避障动作，解决使用测距传感器较多和算法较复杂导致的硬件成本较高和避障反应较慢的问题，实现减少测距传感器个数，节省硬件成本，并降低了算法设计复杂度，提高了避障反应的效率，提高了智能化程度的效果。
附图说明
图1A为本发明实施例一提供的一种移动机器人避障方法的流程示意图；
图1B为本发明实施例一提供的一种移动机器人避障装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的流程示意图；
图3为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的子流程示意图；
图4为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的子流程示意图；
图5为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的状态示意图；
图6为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的状态示意图；
图7为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的状态示意图；
图8为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的状态示意图；
图9为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的状态示意图；
图10A为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的状态示意图；
图10B为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的状态示意图；
图10C为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的状态示意图；
图10D为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的状态示意图；
图11为本发明实施例三中提供移动机器人避障装置的结构示意图；
图12为本发明实施例四中提供移动机器人避障设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1A为本发明实施例一中提供的一种移动机器人避障方法的流程示意图，图1B为本发明实施例一中提供的一种移动机器人避障装置的结构示意图。
本实施例可适用于移动机器人移动过程中监测与障碍物的距离，并调整移动速度和方向进行避障的情况，该方法可以由移动机器人避障装置来执行，具体包括如下步骤：
移动机器人包括依次连接的左侧、前侧、右侧、依次设置于左侧的朝向为右的左侧传感器和设置于右侧的朝向为左的右侧传感器。
其中，传感器为测距传感器，可采用红外、激光、超声波和深度摄像头等测距传感器。
如图1A所示，移动机器人避障方法具体包括如下步骤：
步骤110、分别获取移动机器人的左侧传感器11测量的右侧前距离、右侧传感器12测量的左侧前距离。
如图1B所示，左侧传感器11设置在移动机器人1的左侧靠前位置，传感器朝向右侧设置，左侧传感器11设置方向与水平方向成θ角，设定左侧传感器11测量的距离为右侧前距离；右侧传感器12设置在移动机器人1的右侧靠前位置，传感器朝向左侧设置，右侧传感器12设置方向与水平方向成θ角，设定右侧传感器测量的距离为左侧前距离；其中，θ角的取值为30°至60°。
左侧传感器11和右侧传感器12分别用于测量移动机器人1的右前侧、左前侧距离墙面或障碍物的测距值，从而得到移动机器人的右侧、左侧和前侧分别与墙面或障碍物的距离。
步骤120、分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值21、第二阈值22、第三阈值23之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果。
通过判断右侧前距离和左侧前距离与第一阈值21、第二阈值22、第三阈值23之间的关系，可以根据两个结果的多种组合结果得到移动机器人1的右侧、左侧和前侧分别与障碍物距离所在的范围，例如，移动机器人1的右侧或左侧更靠近障碍物，从而进行避障判断。
其中，第三阈值23、第二阈值22和第一阈值21的数值，依次从大到小；根据与不同阈值的判断结果，对应的，移动机器人1与障碍物的距离也依次从大到小。
步骤130、将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令。
避障动作状态表为根据各种判断结果及其组合对应的避障动作形成的；当距离值大于第三阈值23时，此时移动机器人1距离障碍物较远，不用考虑避障动作；当距离值小于等于第三阈值23大于第二阈值22时，此时移动机器人1距离障碍物为第三避障范围，需要进行一定程度的制动，并持续监测与障碍物的距离变化；当距离值小于等于第二阈值22大于第一阈值21时，此时移动机器人1距离障碍物为第二避障范围，需要进一步制动，并根据右侧前距离和左侧前距离与第二阈值22的判断关系得到移动机器人1的右侧或左侧更靠近障碍物，从而调整移动方向进行避障，并持续监测与障碍物的距离变化；当距离值小于等于第一阈值21时，此时移动机器人1距离障碍物为第一避障范围，距离障碍物较近，需要强制制动，避免移动机器人1与障碍物发生碰撞，并判断移动机器人的右侧或左侧更靠近障碍物，从而调整移动方向进行避障，调整移动方向后再以较小速度移动。
步骤140、根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节。
运动状态包括运动速度和移动的方向，其中速度设置为三档，第一预设速度为最大移动速度，第二预设移动速度为中等移动速度，第三预设移动速度为最小移动速度。
参考图1B，移动机器人1包括运动轮和脚轮，运动轮分为左轮13和右轮14，设置在移动机器人1的左侧和右侧，用于控制机器人前行的速度，脚轮分为前脚轮15和后脚轮16，设置在移动机器人1的前侧好后侧，用于控制机器人前行的方向。
本发明实施例通过使用两个朝向交叉放置的测距传感器，分别测量移动机器人右前侧、左前侧与障碍物的距离，并判断与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到移动机器人与障碍物之间的距离范围从而执行相应的避障动作，解决使用测距传感器较多和算法较复杂导致的硬件成本较高和避障反应较慢的问题，实现减少测距传感器个数，节省硬件成本，并降低了算法设计复杂度，提高了避障反应的效率，提高了智能化程度的效果。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的流程示意图，图3为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的子流程示意图，图4为本发明实施例二提供的一种移动机器人避障方法的子流程示意图。
如图2所示，步骤210、分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离。
其中，步骤210具体包括：
对所述左侧传感器和所述右侧传感器测量到的原始测距值进行预处理得到所述右侧前距离和所述左侧前距离。
进一步的，预处理包括：
S1、去除超过所述左侧传感器和所述右侧传感器测距范围的测距值，得到有效测距值。
去除超过所述左侧传感器和所述右侧传感器测距范围的测距值，包括去处大于左侧传感器和右侧传感器的测距范围最大值的距离值和小于测距范围最小值的距离值。
S2、使用滤波算法对所述有效测距值去噪。
往往因为传感器的采集精度，或者与数据采集设备的交互过程受到的外界干扰，所获取的数据往往包含有较多的噪声，可能会误导数据分析过程；对取得的有效测距值进行去噪，确保数据的真实性。
步骤220、分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果。
步骤230、将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令。
步骤240、根据轮式机器人运动学，将避障动作指令分解为左右控制轮的电机的电压信号，分别控制左右控制轮执行相应的避障动作。
步骤250、在预设时间间隔后，获取下一组的所述右侧前距离和所述左侧前距离；其中预设时间间隔取值为0.2s。
为了给避障动作充足的执行时间，在当前避障动作执行完成后，间隔0.2s的时间差后，继续获取下一组测量的右侧前距离和左侧前距离。
在上述技术方案的基础上，右侧判断结果包括右侧第一预设值、右侧第二预设值和右侧第三预设值；所述左侧判断结果包括左侧第一预设值、左侧第二预设值和左侧第三预设值；如图3所示，步骤220具体包括以下各种情况：
步骤221、若所述右侧前距离大于等于所述第三阈值，则所述右侧第一预设值、所述右侧第二预设值和所述右侧第三预设值均取值为0。
右侧前距离大于第三阈值，此时，移动机器人的右侧距离障碍物较远。
步骤222、若所述右侧前距离小于所述第三阈值并大于等于所述第二阈值，则所述右侧第一预设值和所述右侧第二预设值均取值为0，所述右侧第三预设值取值为1。
此时，移动机器人的右侧距离障碍物在第三避障范围内，继续前进会距离障碍物越来越近，需要持续监测移动机器人与障碍物的距离变化。
步骤223、若所述右侧前距离小于所述第二阈值并大于等于所述第一阈值，则所述右侧第一预设值取值为0，所述右侧第二预设值和所述右侧第三预设值均取值为1。
此时，移动机器人的右侧距离障碍物在第二避障范围内，距离障碍物较近了，需要持续监测与障碍物的距离变化。
步骤224、若所述右侧前距离小于所述第一阈值，则所述右侧第一预设值、所述右侧第二预设值和所述右侧第三预设值均取值为1。
此时，移动机器人的右侧距离障碍物在第一避障范围内，距离障碍物较近，需要向处理器发出优先级较高的指令，快速调整机器人移动速度，同时调整移动方向进行避障。
步骤225、若所述左侧前距离大于等于所述第三阈值，则所述左侧第一预设值、所述左侧第二预设值和所述左侧第三预设值均取值为0。
左侧前距离大于第三阈值，此时，移动机器人的左侧距离障碍物较远。
步骤226、若所述左侧前距离小于所述第三阈值并大于等于所述第二阈值，则所述左侧第一预设值和所述左侧第二预设值均取值为0，所述左侧第三预设值取值为1。
此时，移动机器人的左侧距离障碍物在第三避障范围内，继续前进会距离障碍物越来越近，需要持续监测移动机器人与障碍物的距离变化。
步骤227、若所述左侧前距离小于所述第二阈值并大于等于所述第一阈值，则所述左侧第一预设值取值为0，所述左侧第二预设值和所述左侧第三预设值均取值为1。
此时，移动机器人的左侧距离障碍物在第二避障范围内，距离障碍物较近了，需要持续监测与障碍物的距离变化。
步骤228、若所述左侧前距离小于所述第一阈值，则所述左侧第一预设值、所述左侧第二预设值和所述左侧第三预设值均取值为1。
此时，移动机器人的左侧距离障碍物在第一避障范围内，距离障碍物较近，需要向处理器发出优先级较高的指令，快速调整机器人移动速度，同时调整移动方向进行避障。
在上述技术方案的基础上，如图4所示，步骤230具体包括：
步骤231、当所述右侧判断结果和所述左侧判断结果的取值均为0时，所述避障动作指令为“以第一预设速度向前移动”。
如图5所示，此时，移动机器人的右侧前距离和左侧前距离均大于第三阈值，移动机器人距离障碍物较远，不用考虑避障动作，因此，继续按照第一预设速度向前移动。
步骤232、当所述右侧第三预设值和所述左侧第三预设值至少一个的取值为1时，所述避障动作指令为“以第二预设速度向前移动”。
如图6所示，此时，移动机器人的右侧前距离和/或左侧前距离在第三避障范围内，需要进行一定程度的制动，因此，降低移动机器人前进的速度，以第二预设速度向前移动。
步骤233、当所述右侧第二预设值和所述左侧第二预设值至少一个的取值为1时，所述避障动作指令为“以第三预设速度向前移动”。
如图7所示，此时，移动机器人的右侧前距离和/或左侧前距离在第二避障范围内，需要进一步的制动，因此，降低向前移动的速度，以第三预设速度缓慢向前移动。
如图8所示，步骤234、当所述右侧第一预设值取值为1，所述左侧第一预设值取值为0时，所述避障动作指令为“先原地向左旋转45度，然后以第三预设速度向前移动”。
此时，移动机器人的右侧前距离在第一避障范围内，为避免移动机器人与障碍物发生碰撞，需要进行强制制动，因此，将速度降为0并原地向左旋转45度，以第三预设速度向前缓慢移动。
如图9所示，步骤235、当所述左侧第一预设值取值为1，所述右侧第一预设值取值为0时，所述避障动作指令为“先原地向右旋转45度，然后以第三预设速度向前移动”。
此时，移动机器人的左侧前距离在第一避障范围内，为避免移动机器人与障碍物发生碰撞，需要进行强制制动，因此，将速度降为0并原地向左旋转45度，以第三预设速度向前缓慢移动。
如图10A所示，步骤236、当所述右侧判断结果和所述左侧判断结果的取值均为1时，所述避障动作指令为“先原地按预设方向旋转90度，然后以第三预设速度向前移动”。
此时，移动机器人的右侧前距离和左侧前距离均在第一避障范围内，表明移动机器人的右侧、左侧和前侧的附近均有障碍物，为避免移动机器人与障碍物发生碰撞，需要进行强制制动，因此，将速度降为0并原地按预设方向旋转90度，以第三预设速度向前缓慢移动；其中，原地旋转方向可向左侧旋转，也可以向右侧旋转，本实施例以向左侧旋转为例。进一步的，根据旋转之后再次测量的右侧前距离和左侧前距离与三个阈值的判断关系进一步执行移动机器人避障动作，若多次旋转之后再次测量的右侧前距离和左侧前距离仍在第一避障范围内，则表明此时移动机器人四周均有障碍或遇到故障，此时需进行报警提醒，提醒用户手动排除障碍。
示例性的，若移动机器人原地向左旋转90度后，如图10B所示，再次测量右侧前距离和左侧前距离，并判断与三个阈值的关系，如图10B所示，移动机器人继续按第一预设速度向前移动；若移动机器人原地向左旋转90度后，如图10C所示，则移动机器人需要先原地向左旋转45度，再以第三预设速度向前缓慢移动；若移动机器人原地向左旋转90度后，如图10D所示，则移动机器人需要先原地向左旋转90度，再以第三预设速度向前缓慢移动。
步骤240具体包括：
根据轮式机器人运动学，将避障动作指令分解为左右控制轮的电机的电压信号，分别控制左右控制轮执行相应的避障动作。
处理器根据生成的避障动作指令分解得到左轮和右轮的电压信号，分别控制左右控制轮执行相应的避障动作，例如，减速、旋转等。
实施例三
图11为本发明实施例三中提供移动机器人避障装置的结构示意图，如图11所示，一种移动机器人避障装置，包括：
距离获取模块310，用于分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离。
左侧传感器和右侧传感器分别用于测量移动机器人的右前侧、左前侧距离墙面或障碍物的测距值，从而得到移动机器人的右侧、左侧和前侧分别与墙面或障碍物的距离。
判断模块320，用于分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果。
通过判断右侧前距离和左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，可以根据两个结果的多种组合结果得到移动机器人1的右侧、左侧和前侧分别与障碍物距离所在的范围，例如，移动机器人的右侧或左侧更靠近障碍物，从而进行避障判断。
其中，第三阈值、第二阈值和第一阈值的数值，依次从大到小；根据与不同阈值的判断结果，对应的，移动机器人与障碍物的距离也依次从大到小。
指令获取模块330，用于将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令。
避障动作状态表为根据各种判断结果及其组合对应的避障动作形成的；当距离值大于第三阈值时，此时移动机器人距离障碍物较远，不用考虑避障动作；当距离值小于等于第三阈值大于第二阈值时，此时移动机器人距离障碍物为第三避障范围，需要进行一定程度的制动，并持续监测与障碍物的距离变化；当距离值小于等于第二阈值大于第一阈值时，此时移动机器人距离障碍物为第二避障范围，需要进一步制动，并根据右侧前距离和左侧前距离与第二阈值的判断关系得到移动机器人的右侧或左侧更靠近障碍物，从而调整移动方向进行避障，并持续监测与障碍物的距离变化；当距离值小于等于第一阈值时，此时移动机器人距离障碍物为第一避障范围，距离障碍物较近，需要强制制动，避免移动机器人与障碍物发生碰撞，并判断移动机器人的右侧或左侧更靠近障碍物，从而调整移动方向进行避障，调整移动方向后再以较小速度移动。
执行模块340，用于根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节。
运动状态包括运动速度和移动的方向，其中速度设置为三档，第一预设速度为最大移动速度，第二预设移动速度为中等移动速度，第三预设移动速度为最小移动速度。
移动机器人包括运动轮和脚轮，运动轮分为左轮和右轮，设置在移动机器人的左侧和右侧，用于控制机器人前行的速度，脚轮分为前脚轮和后脚轮，设置在移动机器人的前侧好后侧，用于控制机器人前行的方向。
本发明实施例通过使用两个朝向交叉放置的测距传感器，分别测量移动机器人右前侧、左前侧与障碍物的距离，并判断与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到移动机器人与障碍物之间的距离范围从而执行相应的避障动作，解决使用测距传感器较多和算法较复杂导致的硬件成本较高和避障反应较慢的问题，实现减少测距传感器个数，节省硬件成本，并降低了算法设计复杂度，提高了避障反应的效率，提高了智能化程度的效果。
本发明实施例所提供的移动机器人避障装置可执行本发明任意实施例所提供的移动机器人避障方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图12为本发明实施例四提供的一种移动机器人避障设备的结构示意图，如图12所示，该设备包括处理器40、存储器41、输入装置42和输出装置43；设备中处理器40的数量可以是一个或多个，图12中以一个处理器40为例；设备中的处理器40、存储器41、输入装置42和输出装置43可以通过总线或其他方式连接，图12中以通过总线连接为例。
存储器41作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的移动机器人避障方法对应的程序指令/模块(例如，移动机器人避障装置中的距离获取模块310、判断模块320、指令获取模块330和执行模块340)。处理器40通过运行存储在存储器41中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的移动机器人避障方法。
存储器41可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器41可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器41可进一步包括相对于处理器40远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置42可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置43可包括显示屏等显示设备。
实施例五
本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种移动机器人避障方法，该方法包括：
分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离；
分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果；
将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令；
根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的移动机器人避障中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述移动机器人避障装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种移动机器人避障方法，移动机器人包括依次连接的左侧、前侧、右侧、依次设置于左侧的朝向为右的左侧传感器和设置于右侧的朝向为左的右侧传感器，其特征在于，包括：
分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离；
分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果；
将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令；
根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节。
2.根据权利要求1所述的移动机器人避障方法，其特征在于，所述分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离，包括：
对所述左侧传感器和所述右侧传感器测量到的原始测距值进行预处理得到所述右侧前距离和所述左侧前距离。
3.根据权利要求2所述的移动机器人避障方法，其特征在于，所述预处理包括：
去除超过所述左侧传感器和所述右侧传感器测距范围的测距值，得到有效测距值；
使用滤波算法对所述有效测距值去噪。
4.根据权利要求1所述的移动机器人避障方法，其特征在于，所述右侧判断结果包括右侧第一预设值、右侧第二预设值和右侧第三预设值；所述左侧判断结果包括左侧第一预设值、左侧第二预设值和左侧第三预设值；所述分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果，包括：
若所述右侧前距离大于等于所述第三阈值，则所述右侧第一预设值、所述右侧第二预设值和所述右侧第三预设值均取值为0；
若所述右侧前距离小于所述第三阈值并大于等于所述第二阈值，则所述右侧第一预设值和所述右侧第二预设值均取值为0，所述右侧第三预设值取值为1；
若所述右侧前距离小于所述第二阈值并大于等于所述第一阈值，则所述右侧第一预设值取值为0，所述右侧第二预设值和所述右侧第三预设值均取值为1；
若所述右侧前距离小于所述第一阈值，则所述右侧第一预设值、所述右侧第二预设值和所述右侧第三预设值均取值为1；
若所述左侧前距离大于等于所述第三阈值，则所述左侧第一预设值、所述左侧第二预设值和所述左侧第三预设值均取值为0；
若所述左侧前距离小于所述第三阈值并大于等于所述第二阈值，则所述左侧第一预设值和所述左侧第二预设值均取值为0，所述左侧第三预设值取值为1；
若所述左侧前距离小于所述第二阈值并大于等于所述第一阈值，则所述左侧第一预设值取值为0，所述左侧第二预设值和所述左侧第三预设值均取值为1；
若所述左侧前距离小于所述第一阈值，则所述左侧第一预设值、所述左侧第二预设值和所述左侧第三预设值均取值为1。
5.根据权利要求4所述的移动机器人避障方法，其特征在于，所述将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令，包括：
当所述右侧判断结果和所述左侧判断结果的取值均为0时，所述避障动作指令为“以第一预设速度向前移动”；
当所述右侧第三预设值和所述左侧第三预设值至少一个的取值为1时，所述避障动作指令为“以第二预设速度向前移动”；
当所述右侧第二预设值和所述左侧第二预设值至少一个的取值为1时，所述避障动作指令为“以第三预设速度向前移动”；
当所述右侧第一预设值取值为1，所述左侧第一预设值取值为0时，所述避障动作指令为“先原地向左旋转45度，然后以第三预设速度向前移动”；
当所述左侧第一预设值取值为1，所述右侧第一预设值取值为0时，所述避障动作指令为“先原地向右旋转45度，然后以第三预设速度向前移动”；
当所述右侧判断结果和所述左侧判断结果的取值均为1时，所述避障动作指令为“先原地按预设方向旋转90度，然后以第三预设速度向前移动”。
6.根据权利要求1所述的移动机器人避障方法，所述移动机器人包括左右两个控制轮，其特征在于，所述根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节，包括：
根据轮式机器人运动学，将避障动作指令分解为左右控制轮的电机的电压信号，分别控制左右控制轮执行相应的避障动作。
7.根据权利要求1所述的移动机器人避障方法，其特征在于，在根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节之后，还包括：
在预设时间间隔后，获取下一组的所述右侧前距离和所述左侧前距离；其中预设时间间隔取值为0.2s。
8.一种移动机器人避障装置，其特征在于，包括：
距离获取模块，用于分别获取移动机器人的左侧传感器测量的右侧前距离、右侧传感器测量的左侧前距离；
判断模块，用于分别判断所述右侧前距离和所述左侧前距离与第一阈值、第二阈值、第三阈值之间的关系，得到右侧判断结果和左侧判断结果；
指令获取模块，用于将所述右侧判断结果和所述左侧判断结果输入避障动作状态表，得到对应的避障动作指令；
执行模块，用于根据所述避障动作指令对移动机器人的运动状态进行调节。
9.一种移动机器人避障设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
左侧传感器和右侧传感器，用于获取移动机器人的右侧前距离和左侧前距离；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的移动机器人避障方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的移动机器人避障方法。
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