CN113341967B - 一种行进物体避障方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种行进物体避障方法及装置，该方法包括：在行进物体的工作模式为非避障模式时，调整进行物体的航向；在航向与朝向目标位置的设定方向相同且存在障碍物，则从当前的航向随机调整角度和/或位置，根据调整后的朝向计算当前航向，根据当前航向控制行进物体朝向目标位置前进，将行进物体的工作模式修改为避障模式，随机生成避障步数。本申请通过实时判断预定距离内是否存在障碍物，在存在障碍物时，自动调整角度和/或位置，根据调整后的航向朝目标位置前进，解决了因需要预先绘制环境障碍物地图导致实现复杂，适应性较差的问题，由于无需预先绘制环境障碍物地图，因此可以适应任何环境空间，实现简单，环境适应性较好。

Description

一种行进物体避障方法及装置

技术领域

本发明属于计算机技术领域，涉及一种行进物体避障方法及装置。

背景技术

避障是指物体在运动过程中自主躲避障碍以避免发生预期之外的碰撞或事故的行为。避障在机器人(包括空中、地面、水面和水下等不同应用场景)运动控制领域中具有重要意义，是实现自主运动控制的先决条件。

常见的一种避障方式时记录并存储行进物体的运动轨迹，预先建立行进所在环境空间的障碍物信息绘制地图，行进物体根据绘制的地址避开障碍物。由于需要预先建立环境空间的障碍物地图，因此实现复杂，适应性较差。

发明内容

为了解决相关技术的问题，本申请提供了一种行进物体避障方法及装置，技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种行进物体避障方法，所述方法包括：

获取所述行进物体的工作模式；

若所述行进物体的工作模式为非避障模式，则调整所述进行物体的航向，得到当前航向；

判断所述当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

在所述航向与朝向目标位置的设定方向相同时，判断所述行进物体沿当前的航向在预定距离内是否存在障碍物；

若所述行进物体沿当前的前进方向在预定距离内存在障碍物，从当前的航向随机调整角度和/或位置，根据调整后的角度和/或位置后的朝向计算当前航向，根据所述当前航向控制所述行进物体朝向目标位置前进，将所述行进物体的工作模式修改为避障模式，随机生成避障步数。

可选地，在所述获取所述行进物体的工作模式之后，所述方法还包括：

若所述行进物体的工作模式为避障模式，获取避障步数；

若所述避障步数大于0，执行所述判断所述当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同的步骤；

若所述避障步数等于0，则将所述行进物体的工作模式修改为非避障模式。

可选地，所述从当前的航向随机调整角度和/或位置，包括：

从当前的航向沿顺时针或逆时针随机旋转一个角度；和/或，向上或向下随机移动一段距离。

可选地，在所述判断所述行进物体沿当前的航向在预定距离内是否存在障碍物之后，所述方法还包括：

若所述行进物体沿当前的航向在预定距离内不存在障碍物，判断行进物体的工作模式是否为避障模式；

若所述行进物体的工作模式为避障模式，移动预定距离，将所述避障步数减1；

若所述行进物体的工作模式为非避障模式，移动预定距离，执行结束行程的判定。

可选地，所述执行结束行程的判定，包括：

判断是否达到目标位置；

若达到目标位置，则结束行进过程；

若未达到目标位置，则继续执行所述获取所述行进物体的工作模式的步骤。

第二方面，本申请还提供了一种行进物体避障装置，所述装置包括：

模式获取模块，用于获取所述行进物体的工作模式；

第一调整模块，用于在所述行进物体的工作模式为非避障模式时，调整所述进行物体的航向，得到当前航向；

第一判断模块，用于判断所述当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

第二判断模块，用于在所述航向与朝向目标位置的设定方向相同时，判断所述行进物体沿当前的航向在预定距离内是否存在障碍物；

第二调整模块，用于在所述行进物体沿当前的前进方向在预定距离内存在障碍物时，从当前的航向随机调整角度和/或位置，根据调整后的角度和/或位置后的朝向计算当前航向，根据所述当前航向控制所述行进物体朝向目标位置前进，将所述行进物体的工作模式修改为避障模式，随机生成避障步数。

可选的，所述装置还包括：

步数获取模块，用于在所述模式获取模块获取到的工作模式为避障模式时，获取避障步数；

所述第一判断模块，还用于在所述步数获取模块获取的避障步数大于0，判断所述当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

模式修改模块，用于在所述步数获取模块获取的避障步数等于0时，将所述行进物体的工作模式修改为非避障模式。

可选的，所述第二调整模块包括：

第一调整单元，用于从当前的航向沿顺时针或逆时针随机旋转一个角度；和/或，

第二调整单元，用于向上或向下随机移动一段距离。

可选的，所述装置还包括：

第三判断模块，用于在所述第二判断模块判断行进物体沿当前的航向在预定距离内不存在障碍物时，判断行进物体的工作模式是否为避障模式；

第一移动模块，用于在所述行进物体的工作模式为避障模式时，移动预定距离，将所述避障步数减1；

第二移动模块，用于在所述行进物体的工作模式为非避障模式时，移动预定距离，执行结束行程的判定。

可选的，所述第二移动模块包括：

判断单元，用于判断是否达到目标位置；

结束单元，用于在所述判断单元判断达到目标位置时，结束行进过程；

所述第二获取模块，用于在所述判断单元判断未达到目标位置时，获取所述行进物体的工作模式。

基于上述技术方案，本申请至少可以实现如下有益效果：

通过实时判断预定距离内是否存在障碍物，在存在障碍物时，自动调整角度和/或位置，根据调整后的航向朝目标位置前进，解决了因需要预先绘制环境障碍物地图导致实现复杂，适应性较差的问题，由于无需预先绘制环境障碍物地图，因此可以适应任何环境空间，实现简单，环境适应性较好。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请一个实施例中提供的行进物体避障方法的流程图；

图2是本申请另一个实施例中提供的行进物体避障方法的流程图；

图3是本申请一个实施例中提供的行进物体避障装置的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一个实施例中提供的行进物体避障方法的流程图，本申请提供的行进物体避障方法包括如下步骤：

步骤101，获取行进物体的工作模式；

这里所讲的行进物体是指在环境空间中可以行走或飞行的电控物体，比如机器人、飞行器等。

一般来讲，本申请中的行进物体具备机械结构、动力系统、能源系统、控制系统和传感器等。行进物体还可以搭载通讯系统及其他功能系统，实现远距离操控等功能。

其中，机械结构、动力系统和能源系统需提供行进物体在进行运动(包括可控驻停、悬停)所必需的动力和驱动力，以及提供行进物体完成某些运动任务或非运动任务所需的能量。控制系统连同传感器，为行进物体的可控运动、驻停以及其他任务动作产生控制指令，实现行进物体运动的闭环控制。以上为本申请所涉及行进物体需要满足的一般性条件，简称“一般条件”。本申请中所提及的行进物体，在满足上述一般条件基础上，通过具有扩充控制系统和传感器的能力。

具体来说，本申请中所提及的行进物体，还具备如下扩展能力：

1、行进物体设置有测距类传感器，包括常规的ToF传感器、LiDAR、超声波测距传感器等；

2、行进物体控制系统的计算核心能够有足够的算力，以实时从测距类传感器获取周边环境的障碍物信息，例如周边2米圆周范围内是否有探测到的障碍物等，并有足够的算力对获取的周边环境障碍物信息进行分析与计算；

3、行进物体能够在所需进行避障的环境空间内以某种方式(包括但不限于：高速摄像与运动捕捉系统、UWB定位、SLAM等)建立三维直角坐标系，并能够实时获取行进物体机体在当前坐标系下的三维坐标和姿态。

步骤102，若行进物体的工作模式为非避障模式，则调整进行物体的航向，得到当前航向；

步骤103，判断当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

这里所讲的目标位置为行进物体行进的终点位置。判断当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同，可以理解为当前航向与朝向目标位置的设定方向之间的夹角小于预定夹角。

步骤104，在航向与朝向目标位置的设定方向相同时，判断行进物体沿当前的航向在预定距离内是否存在障碍物；

在航向与朝向目标位置的设定方向相同时，表明当前的航向是朝着目标位置行进的，此时为了避免碰到障碍物，则需要判断行进物体沿当前的航向在预定距离内是否存在障碍物。

步骤105，若行进物体沿当前的前进方向在预定距离内存在障碍物，从当前的航向随机调整角度和/或位置，根据调整后的角度和/或位置后的朝向计算当前航向，根据当前航向控制行进物体朝向目标位置前进，将行进物体的工作模式修改为避障模式，随机生成避障步数。

综上所述，本申请提供的行进物体避障方法，通过实时判断预定距离内是否存在障碍物，在存在障碍物时，自动调整角度和/或位置，根据调整后的航向朝目标位置前进，解决了因需要预先绘制环境障碍物地图导致实现复杂，适应性较差的问题，由于无需预先绘制环境障碍物地图，因此可以适应任何环境空间，实现简单，环境适应性较好。

图2是本申请另一个实施例中提供的行进物体避障方法的流程图，本申请提供的行进物体避障方法可以包括如下步骤：

步骤201，获取行进物体的工作模式；

步骤202，若行进物体的工作模式为非避障模式，则调整进行物体的航向，得到当前航向；

步骤203，判断当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

步骤204，在航向与朝向目标位置的设定方向相同时，判断行进物体沿当前的航向在预定距离内是否存在障碍物；

步骤201-步骤204分别与步骤101-步骤104的步骤对应相同，这里就不再赘述。

步骤205，若行进物体沿当前的前进方向在预定距离内存在障碍物，从当前的航向随机调整角度和/或位置，根据调整后的角度和/或位置后的朝向计算当前航向，根据当前航向控制行进物体朝向目标位置前进，将行进物体的工作模式修改为避障模式，随机生成避障步数；

在一种可能的实现方式中，在从当前的航向随机调整角度和/或位置时，可以从当前的航向沿顺时针或逆时针随机旋转一个角度；和/或，向上或向下随机移动一段距离。

这里随机旋转的角度以及随机移动的距离均不应影响行进物体的安全行进。

通常，在随机生成避障步数之后，继续执行步骤207。

步骤206，若行进物体沿当前的航向在预定距离内不存在障碍物，判断行进物体的工作模式是否为避障模式；

若行进物体沿当前的航向在预定距离内不存在障碍物，通常表明当前的航向内行进是安全的，此时获取行进物体的工作模式。

步骤207，若行进物体的工作模式为避障模式，移动预定距离，将避障步数减1；

在将避障步数减1后，执行步骤209。

步骤208，若行进物体的工作模式为非避障模式，移动预定距离；

若行进物体的工作模式为非避障模式，移动预定距离，执行结束行程的判定，在执行结束行程的判定的时候，可以包括步骤209和步骤210。

步骤209，判断是否达到目标位置；

步骤210，若达到目标位置，则结束行进过程；

若未达到目标位置，则继续执行获取行进物体的工作模式的步骤，即步骤201。

步骤211，若行进物体的工作模式为避障模式，获取避障步数；

在步骤201获取到物体的工作模式为避障模式时，获取避障步数，若避障步数大于0，执行判断当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同的步骤，即执行步骤203。

步骤212，若避障步数等于0，则将行进物体的工作模式修改为非避障模式。

在将行进物体的工作模式修改为非避障模式后，继续执行步骤202。

综上所述，本申请提供的行进物体避障方法，通过实时判断预定距离内是否存在障碍物，在存在障碍物时，自动调整角度和/或位置，根据调整后的航向朝目标位置前进，解决了因需要预先绘制环境障碍物地图导致实现复杂，适应性较差的问题，由于无需预先绘制环境障碍物地图，因此可以适应任何环境空间，实现简单，环境适应性较好。

下面为本申请提供的行进物体避障装置的具体实施方式，由于装置实施方式对应于方法实施方式，因此涉及到的技术特征与上述方法实施方法相同或类似，下面在描述行进物体避障装置的具体实施方式时就不再重复赘述。

图3是本申请一个实施例中提供的行进物体避障装置的结构示意图，本申请提供的行进物体避障装置可以包括模式获取模块310、第一调整模块320、第一判断模块330、第二判断模块340和第二调整模块350。

模式获取模块310可以用于获取行进物体的工作模式；

第一调整模块320可以用于在行进物体的工作模式为非避障模式时，调整进行物体的航向，得到当前航向；

第一判断模块330可以用于判断当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

第二判断模块340可以用于在航向与朝向目标位置的设定方向相同时，判断行进物体沿当前的航向在预定距离内是否存在障碍物；

第二调整模块350可以用于在行进物体沿当前的前进方向在预定距离内存在障碍物时，从当前的航向随机调整角度和/或位置，根据调整后的角度和/或位置后的朝向计算当前航向，根据当前航向控制行进物体朝向目标位置前进，将行进物体的工作模式修改为避障模式，随机生成避障步数。

在一种可能的实现方式中，本申请提供的行进物体避障装置还可以包括：步数获取模块和模式修改模块。

步数获取模块可以用于在模式获取模块310获取到的工作模式为避障模式时，获取避障步数；

第一判断模块还可以用于在步数获取模块获取的避障步数大于0，判断当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

模式修改模块可以用于在步数获取模块获取的避障步数等于0时，将行进物体的工作模式修改为非避障模式。

可选的，第二调整模块350可以包括：第一调整单元，和/或，第二调整单元。

第一调整单元可以用于从当前的航向沿顺时针或逆时针随机旋转一个角度；和/或，

第二调整单元可以用于向上或向下随机移动一段距离。

可选的，本申请提供的行进物体避障装置还可以包括：第三判断模块、第一移动模块和第二移动模块。

第三判断模块可以用于在第二判断模块判断行进物体沿当前的航向在预定距离内不存在障碍物时，判断行进物体的工作模式是否为避障模式；

第一移动模块可以用于在行进物体的工作模式为避障模式时，移动预定距离，将避障步数减1；

第二移动模块可以用于在行进物体的工作模式为非避障模式时，移动预定距离，执行结束行程的判定。

进一步的，第二移动模块包括：判断单元和结束单元。

判断单元可以用于判断是否达到目标位置；

结束单元可以用于在判断单元判断达到目标位置时，结束行进过程；

第二获取模块还可以用于在判断单元判断未达到目标位置时，获取行进物体的工作模式。

综上所述，本申请提供的行进物体避障装置，通过实时判断预定距离内是否存在障碍物，在存在障碍物时，自动调整角度和/或位置，根据调整后的航向朝目标位置前进，解决了因需要预先绘制环境障碍物地图导致实现复杂，适应性较差的问题，由于无需预先绘制环境障碍物地图，因此可以适应任何环境空间，实现简单，环境适应性较好。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种无人机避障方法，其特征在于，所述方法包括：

获取所述无人机的工作模式；

若所述无人机的工作模式为非避障模式，则调整所述无人机的航向，得到当前航向；

判断所述当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

在所述航向与朝向目标位置的设定方向相同时，判断所述无人机沿当前航向在预定距离内是否存在障碍物；

若所述无人机沿当前航向在预定距离内存在障碍物，从当前航向随机调整角度和位置，根据调整角度和位置后的朝向计算当前航向，根据所述当前航向控制所述无人机朝向目标位置前进，将所述无人机的工作模式修改为避障模式，随机生成避障步数；

所述从当前航向随机调整角度和位置，包括：

从当前航向沿顺时针或逆时针随机旋转一个角度；以及向上或向下随机移动一段距离；

若所述无人机的工作模式为避障模式，获取避障步数；

若所述避障步数大于0，执行所述判断所述当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同的步骤；

若所述避障步数等于0，则将所述无人机的工作模式修改为非避障模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述判断所述无人机沿当前航向在预定距离内是否存在障碍物之后，所述方法还包括：

若所述无人机沿当前航向在预定距离内不存在障碍物，判断无人机的工作模式是否为避障模式；

若所述无人机的工作模式为避障模式，移动预定距离，将所述避障步数减1；

若所述无人机的工作模式为非避障模式，移动预定距离，执行结束行程的判定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述执行结束行程的判定，包括：

判断是否达到目标位置；

若达到目标位置，则结束行进过程；

若未达到目标位置，则继续执行所述获取所述无人机的工作模式的步骤。

4.一种无人机避障装置，其特征在于，所述装置包括：

模式获取模块，用于获取所述无人机的工作模式；

第一调整模块，用于在所述无人机的工作模式为非避障模式时，调整所述无人机的航向，得到当前航向；

第一判断模块，用于判断所述当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

第二判断模块，用于在所述航向与朝向目标位置的设定方向相同时，判断所述无人机沿当前航向在预定距离内是否存在障碍物；

第二调整模块，用于在所述无人机沿当前航向在预定距离内存在障碍物时，从当前航向随机调整角度和位置，根据调整角度和位置后的朝向计算当前航向，根据所述当前航向控制所述无人机朝向目标位置前进，将所述无人机的工作模式修改为避障模式，随机生成避障步数；

所述第二调整模块包括：

第一调整单元，用于从当前航向沿顺时针或逆时针随机旋转一个角度；以及

第二调整单元，用于向上或向下随机移动一段距离；

步数获取模块，用于在所述模式获取模块获取到的工作模式为避障模式时，获取避障步数；

所述第一判断模块，还用于在所述步数获取模块获取的避障步数大于0，判断所述当前航向与朝向目标位置的设定方向是否相同；

模式修改模块，用于在所述步数获取模块获取的避障步数等于0时，将所述无人机的工作模式修改为非避障模式。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三判断模块，用于在所述第二判断模块判断无人机沿当前航向在预定距离内不存在障碍物时，判断无人机的工作模式是否为避障模式；

第一移动模块，用于在所述无人机的工作模式为避障模式时，移动预定距离，将所述避障步数减1；

第二移动模块，用于在所述无人机的工作模式为非避障模式时，移动预定距离，执行结束行程的判定。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二移动模块包括：

判断单元，用于判断是否达到目标位置；

结束单元，用于在所述判断单元判断达到目标位置时，结束行进过程；

第二获取模块，用于在所述判断单元判断未达到目标位置时，获取所述无人机的工作模式。