CN113219974A - 自动导航机器人多机避障方法、系统、介质及设备 - Google Patents

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马新军
杨洪杰
郭震
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0287—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles involving a plurality of land vehicles, e.g. fleet or convoy travelling
    • G05D1/0289—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles involving a plurality of land vehicles, e.g. fleet or convoy travelling with means for avoiding collisions between vehicles

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Abstract

本发明提供了一种自动导航机器人多机避障方法、系统、介质及设备，包括：步骤1：将机器人的自身信息和位置信息实时上传云服务器；步骤2：通过云服务器实时下载其它机器人的自身信息和位置信息，并计算机器人之间的距离；步骤3：以机器人的位置为圆心、机器人自身的物理半径为圆半径，设置障碍物和其它机器人禁止触碰的膨胀区域，并结合机器人之间的距离，规划机器人前进的路线进行避障。本发明通过云服务器可以在机器人之间距离较大时依旧能够获取到其它机器人的自身信息和位置信息，可以提前为前进路线进行规划；在多个机器人很接近的时候，切换到无线串口通信，具有很好的实时性，可以确保避障及时可靠。

Description

自动导航机器人多机避障方法、系统、介质及设备
技术领域
本发明涉及机器人和通信技术领域，具体地，涉及一种自动导航机器人多机避障方法、系统、介质及设备。
背景技术
专利文献CN105437232B(申请号：CN201610014945.8)公开了一种控制多关节移动机器人避障的方法及装置，该方法包括：在机器人按照预先规划的全局最优路径从起始点向目标点移动的过程中，利用视觉导航和红外避障相互协调控制机器人运动，当视觉系统检测到预设距离内有障碍物时，暂停机器人底座的前进，参考预先建立的各个关节的运动学几何模型，自动逐级调节各个关节的运动姿态，在各个关节的可行域内摆动关节，从末端执行器到底座，逐级避开障碍物，通过伺服系统控制各个关节的位姿和底盘运动方向，继续控制机器人向目标点移动，直到机器人到达目标点。
通常自动导航机器人在导航过程中通过传感器(如激光雷达，工作原理图参见图1)检测到障碍物，并根据障碍物生成膨胀空间，这样机器人仅仅在安全区运行，就不会碰到传感器检测到的障碍物。
但多个机器人共同工作时，由于机器人激光雷达安装位置具有较大间隙，最终导致机器人彼此只能看到对方的局部信息，容易导致碰撞。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自动导航机器人多机避障方法、系统、介质及设备。
根据本发明提供的自动导航机器人多机避障方法，包括：
步骤1：将机器人的自身信息和位置信息实时上传云服务器；
步骤2：通过云服务器实时下载其它机器人的自身信息和位置信息，并计算机器人之间的距离；
步骤3：以机器人的位置为圆心、机器人自身的物理半径为圆半径，设置障碍物和其它机器人禁止触碰的膨胀区域，并结合机器人之间的距离，规划机器人前进的路线进行避障。
优选的，通过云服务器上传和下载的信息包括：同一工作场所的其它所有机器人的所在楼层、坐标和机器人ID。
优选的，通过无线串口在本层所有机器人之间建立连接，所有机器人通过无线串口实时获取其它机器人的位置。
优选的，当两个机器人之间的距离超出预设距离或者不处于同一楼层时，通过云服务器获取其它机器人的自身信息和位置信息；否则通过无线串口与其它机器人进行通信，获取机器人的自身信息和位置信息。
根据本发明提供的自动导航机器人多机避障系统，包括：
模块M1：将机器人的自身信息和位置信息实时上传云服务器；
模块M2：通过云服务器实时下载其它机器人的自身信息和位置信息，并计算机器人之间的距离；
模块M3：以机器人的位置为圆心、机器人自身的物理半径为圆半径，设置障碍物和其它机器人禁止触碰的膨胀区域，并结合机器人之间的距离，规划机器人前进的路线进行避障。
优选的，通过云服务器上传和下载的信息包括：同一工作场所的其它所有机器人的所在楼层、坐标和机器人ID。
优选的，通过无线串口在本层所有机器人之间建立连接，所有机器人通过无线串口实时获取其它机器人的位置。
优选的，当两个机器人之间的距离超出预设距离或者不处于同一楼层时，通过云服务器获取其它机器人的自身信息和位置信息；否则通过无线串口与其它机器人进行通信，获取机器人的自身信息和位置信息。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
根据本发明提供的一种自动导航机器人多机避障设备，包括：控制器；
所述控制器包括所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的自动导航机器人多机避障方法的步骤；或者，所述控制器包括所述的自动导航机器人多机避障系统。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明通过云服务器可以在机器人之间距离较大时依旧能够获取到其它机器人的自身信息和位置信息，可以提前为前进路线进行规划；
(2)在多个机器人很接近的时候，切换到无线串口通信，具有很好的实时性，可以确保避障及时可靠。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为激光雷达工作原理图；
图2为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例：
本发明提供了一种机器人实时告知对方自身位置的方法，包括如下步骤：
步骤1、机器人向云端服务器实时上传自己的位置信息；
步骤2、机器人得知其他机器人的位置后，并根据其他机器人的位置和实际物理半径，设置膨胀区，膨胀区以该机器人的位置为圆心，机器人的物理半径为圆半径，达到补全传感信息来避免机器人之间碰撞的效果。
如图2所示，第一条线路：机器人通过云服务器不断获取同一工作场所的其它机器人位置信息(包括所在楼层信息和x，y坐标)，并把自身位置信息传入云服务器。
第二条线路：机器人通过无线串口与本层其它机器人建立连接，并实时获取其它机器人位置。
之所以设置两种通道，主要是因为单纯依靠云服务器会出现实时性差、信号不稳定的问题。
因此，当机器人位于同一楼层，切换到本例无线串口通信(基于Modbus通讯协议)，一旦通信成功建立(此时机器人位置往往比较近)，具有很好的实时性，确保避障及时可靠。
根据本发明提供的自动导航机器人多机避障系统，包括：模块M1：将机器人的自身信息和位置信息实时上传云服务器；模块M2：通过云服务器实时下载其它机器人的自身信息和位置信息，并计算机器人之间的距离；模块M3：以机器人的位置为圆心、机器人自身的物理半径为圆半径，设置障碍物和其它机器人禁止触碰的膨胀区域，并结合机器人之间的距离，规划机器人前进的路线进行避障。通过云服务器上传和下载的信息包括：同一工作场所的其它所有机器人的所在楼层、坐标和机器人ID。通过无线串口在本层所有机器人之间建立连接，所有机器人通过无线串口实时获取其它机器人的位置。当两个机器人之间的距离超出预设距离或者不处于同一楼层时，通过云服务器获取其它机器人的自身信息和位置信息；否则通过无线串口与其它机器人进行通信，获取机器人的自身信息和位置信息。
在多个机器人靠近时且路线冲突时，计算所有机器人的两两机器人之间的距离。每个机器人将距离目的地的距离加上自身分别与其它机器人的距离，优先为距离之和最低的机器人安排路线，安排的新的路线不与其它机器人的路线产生冲突，若冲突无法避免，则选择冲突次数最少的路线，并控制该机器人的移动速度，给其它机器人先行通过。当路线不发生冲突的时候，所有机器人正常工作。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
根据本发明提供的一种自动导航机器人多机避障设备，包括：控制器；所述控制器包括所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的自动导航机器人多机避障方法的步骤；或者，所述控制器包括所述的自动导航机器人多机避障系统。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种自动导航机器人多机避障方法，其特征在于，包括：
步骤1：将机器人的自身信息和位置信息实时上传云服务器；
步骤2：通过云服务器实时下载其它机器人的自身信息和位置信息，并计算机器人之间的距离；
步骤3：以机器人的位置为圆心、机器人自身的物理半径为圆半径，设置障碍物和其它机器人禁止触碰的膨胀区域，并结合机器人之间的距离，规划机器人前进的路线进行避障。
2.根据权利要求1所述的自动导航机器人多机避障方法，其特征在于，通过云服务器上传和下载的信息包括：同一工作场所的其它所有机器人的所在楼层、坐标和机器人ID。
3.根据权利要求1所述的自动导航机器人多机避障方法，其特征在于，通过无线串口在本层所有机器人之间建立连接，所有机器人通过无线串口实时获取其它机器人的位置。
4.根据权利要求1所述的自动导航机器人多机避障方法，其特征在于，当两个机器人之间的距离超出预设距离或者不处于同一楼层时，通过云服务器获取其它机器人的自身信息和位置信息；否则通过无线串口与其它机器人进行通信，获取机器人的自身信息和位置信息。
5.一种自动导航机器人多机避障系统，其特征在于，包括：
模块M1：将机器人的自身信息和位置信息实时上传云服务器；
模块M2：通过云服务器实时下载其它机器人的自身信息和位置信息，并计算机器人之间的距离；
模块M3：以机器人的位置为圆心、机器人自身的物理半径为圆半径，设置障碍物和其它机器人禁止触碰的膨胀区域，并结合机器人之间的距离，规划机器人前进的路线进行避障。
6.根据权利要求5所述的自动导航机器人多机避障系统，其特征在于，通过云服务器上传和下载的信息包括：同一工作场所的其它所有机器人的所在楼层、坐标和机器人ID。
7.根据权利要求5所述的自动导航机器人多机避障系统，其特征在于，通过无线串口在本层所有机器人之间建立连接，所有机器人通过无线串口实时获取其它机器人的位置。
8.根据权利要求5所述的自动导航机器人多机避障系统，其特征在于，当两个机器人之间的距离超出预设距离或者不处于同一楼层时，通过云服务器获取其它机器人的自身信息和位置信息；否则通过无线串口与其它机器人进行通信，获取机器人的自身信息和位置信息。
9.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
10.一种自动导航机器人多机避障设备，其特征在于，包括：控制器；
所述控制器包括权利要求9所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的自动导航机器人多机避障方法的步骤；或者，所述控制器包括权利要求5至8中任一项所述的自动导航机器人多机避障系统。
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