CN114587220B - 动态避障方法、装置和计算机设备、计算机可读存储介质 - Google Patents

动态避障方法、装置和计算机设备、计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种动态避障方法、装置和计算机设备、计算机可读存储介质，其中动态避障方法应用于扫地机，包括：实时获取当前环境信息；所述当前环境信息至少包括障碍物信息；基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化；若发生变化，则进行障碍物动态检测以及障碍物分割，得到所述障碍物的事件流；根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹；根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物。以此能够有效识别出运动中的障碍物并估计其运动轨迹，基于上述运动轨迹使得扫地机可以准确对运动中的障碍物进行避让，避免与运动中的障碍物发生碰撞。

Description

动态避障方法、装置和计算机设备、计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及到扫地机器人领域，特别是涉及到一种动态避障方法、装置和计算机设备、计算机可读存储介质。
背景技术
目前市场上的扫地机主要依赖红外、激光雷达、双目、TOF等摄像设备对障碍物进行识别，并基于识别结果在清扫时避开障碍物。以上避障方式主要是针对静态障碍物的避障，然而对于动态的障碍物则没有特殊的处理。
但是在实际家庭环境中，突然出现的人、宠物以及倾倒的杂物是很常见的场景，若遇到上述情形，现有扫地机一般无法识别，更不能进行有效地避开，出现扫地机与动态的障碍物发生碰撞的现象。同时，在发生碰撞后，现有扫地机则在地图上进行标记，并在下一轮重复清扫时避开标记的位置，但是实际上，动态的障碍物在下一刻有可能已经不存在于上述的标记位置，从而出现扫地机后续的清扫路线规划不准确的现象。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种动态避障方法、装置和计算机设备、计算机可读存储介质，旨在解决现有扫地机无法有效避开移动障碍物的问题。
本发明提出一种动态避障方案，应用于扫地机，所述方法包括：
实时获取当前环境信息；所述当前环境信息至少包括障碍物信息；
基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化；
若发生变化，则进行障碍物动态检测以及障碍物分割，得到所述障碍物的事件流；
根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹；
根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物。
进一步地，所述基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化的步骤，包括：
利用事件相机，获取所述当前环境信息中所述障碍物信息的像素亮度变化；
判断所述障碍物信息的像素亮度变化是否大于设定阈值；
若所述障碍物信息的像素亮度变化大于所述设定阈值，则判定所述障碍物信息发生变化。
进一步地，所述障碍物分割的方式包括按照预设间隔时间，提取出所述事件流中的多个事件；所述根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹的步骤包括：
根据所述预设间隔时间以及多个所述事件，确定所述障碍物的运动速度和运动方向；
基于所述扫地机的运动速度，综合所述障碍物的运动速度和运动方向，预测出所述障碍物的运动轨迹。
进一步地，所述根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物的步骤包括：
通过所述事件流分析所述障碍物的形状信息；
根据所述形状信息和所述障碍物的运动轨迹，计算出所述障碍物的临时障碍区域；
根据所述临时障碍区域，改变所述扫地机原有清扫路径，生成避障路径，控制所述扫地机沿所述避障路径移动。
进一步地，所述根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物的步骤包括：
结合所述扫地机的运动速度和障碍物的运动速度，分析所述障碍物的运动轨迹与所述扫地机原有清扫路径的交点；所述交点为在相同时刻所述扫地机与障碍物碰撞的位置点；
调整所述扫地机的工作参数，以使所述扫地机提前或者延迟到达所述位置点。
进一步地，所述根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物的步骤之后，包括：
当所述扫地机沿所述避障路径避开所述障碍物后，删除所述临时障碍区域。
进一步地，所述根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物的步骤之后，包括：
当所述扫地机经过所述交点后，删除所述障碍物的运动轨迹。
本发明还提供一种动态避障装置，包括：
获取模块，用于实时获取当前环境信息；所述当前环境信息至少包括障碍物信息；
判断模块，用于基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化；
检测模块，用于若发生变化，则进行障碍物动态检测以及障碍物分割，得到所述障碍物的事件流；
分析模块，用于根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹；
控制模块，用于根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物。
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的动态避障方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的动态避障方法的步骤。
本发明中提供的动态避障方法、装置和计算机设备、计算机可读存储介质，其中的动态避障方法通过实时获取当前环境信息，所述当前环境信息至少包括障碍物信息，基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化，若发生变化，则进行障碍物动态检测以及障碍物分割，得到所述障碍物的事件流；根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹，根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物。以此能够有效识别出运动中的障碍物并估计其运动轨迹，基于上述运动轨迹使得扫地机可以准确对运动中的障碍物进行避让，避免与运动中的障碍物发生碰撞。
附图说明
图1为本申请一实施例的动态避障方法的流程示意图；
图2为本申请一实施例的动态避障装置的结构示意框图；
图3为本申请一实施例的计算机设备的结构示意框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
参照图1，示出本发明一实施例的动态避障方法的流程示意图。
本发明一实施例提出一种动态避障方法，应用于扫地机，该方法包括以下步骤：
S1、实时获取当前环境信息；所述当前环境信息至少包括障碍物；
S2、基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化；；
S3、若发生变化，则进行障碍物动态检测以及障碍物分割，得到所述障碍物的事件流；
S4、根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹；
S5、根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物。
如步骤S1，本实施例的扫地机上装配有对当前周围环境进行扫描的事件相机。当启动扫地机时，事件相机进入工作状态，通过事件相机实时采集到当前环境信息，当前环境信息包含有若干图像，上述若干图像为不同时间点所采集到的图像。其中当前环境信息包含当前环境内的所有物品，包括但不限于桌子、椅子、天花板以及静止的生物等任何影响扫地机清扫的障碍物，扫地机可以根据所采集到的当前环境信息，进行清扫路径的规划。在另一实施例中，事件相机有多个，以圆形阵列的方式分布于扫地机上，通过多个事件相机对当前周围环境信息进行采集，并将各个事件相机所采集到的当前环境信息进行合并，得到当前环境的全景图，从而能够有利于对当前环境内的障碍物信息进行分析，进而有利于扫地机对清扫路径的准确规划。
如步骤S2，得到当前环境信息后，可以通过比较不同时间点所采集到的图像，例如比较前后两帧图像，或者间隔一定帧数的两帧图像，得到上述两帧图像内的物品是否移动，当物品发生移动，则认为障碍物信息发生了变化。其中，间隔一定帧数可以是间隔三帧或者间隔五帧，本领域技术人员可以根据实际进行设定，本申请在此不做限定。或者还可以通过事件相机采集的数据分析当前环境是否发生像素的明暗变化，从而判断是否存在移动的物体。
在一实施例中，步骤S2包括如下步骤：
S21、利用事件相机，获取所述当前环境信息中所述障碍物信息的像素亮度变化；
S22、判断所述障碍物信息的像素亮度变化是否大于设定阈值；
S23、若所述障碍物信息的像素亮度变化大于所述设定阈值，则判定所述障碍物信息发生变化。
如上所述，若当前环境中有物体发生移动时，事件相机所采集到的图像中像素点会发生明暗变化，例如图像中，白色像素点代表物体，而黑色像素点代表背景，当物体移动时，则白色像素点会发生移动，即表现出像素亮度的变化。而由于环境光线的变化，也会引起像素亮度的变化，如白色向灰色变化等，然而此时环境中并不存在移动的物体，因而通过预先设置的像素亮度变化的设定阈值，并且当障碍物信息的像素亮度变化大于该设定阈值时，才判定环境中有物体发生移动，避免出现对当前环境中的物体发生移动的误判。
在另一实施例中，步骤S2还可以包括：基于所述当前环境信息，判断所述障碍物的位置在预设时间内是否发生变化；若所述位置发生变化，则判定所述障碍物信息发生变化。在本实施例中，若某一障碍物发生移动，那么前后两帧图像中该障碍物的位置是不同的，因而可以基于当前环境信息中的若干图像判断障碍物的位置信息，以判断当前环境中是否有移动的物体。具体地，在获取到前后两帧图像信号后，首先识别出第一张图像信息(时间在前的图像)的物品信息，并任意选取一个特征点，作为坐标系的原点，并建立坐标系，此时以上物品信息都有对应的x1、z1和y1坐标。其中，特征点可以为图像信息中的任一参照物。然后将第二张图像信息(时间在后的图像)结合到坐标系中进行分析，以上述特征点为原点，得到第二张图像的物品信息在坐标系中对应的x2、z2和y2坐标，通过比较(x1，z1，y1)、(x2，z2，y2)，得出相对应的物品位置是否变化，即若x1不等于x2，和/或z1不等于z2，和/或y1不等于y2，则判定物品的位置发生了变化。
如步骤S3，若周围环境中有物体发生了移动，则触发事件相机对动态物品事件的采集，由于事件相机反应时间为微秒级，所以更加适合捕捉动态对象，因而在一段很短的时间内，采集到动态的障碍物的一系列变化事件，并以事件流的形式输出。其中，事件流是反映动态的障碍物运动变化的一系列事件的集合。而若周围环境中没有物体发生移动，那么并不会触发事件的采集，事件相机不会输出事件流。事件流的数据量远小于传统相机传输的数据，且事件流没有最小时间单位，所以不像传统相机定时输出数据，具有低延迟特性，因而输出的事件流不存在模糊现象。
如步骤S4，根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹。事件流能够反映动态的障碍物运动变化情况，通过一段时间内的事件流累积，就可以获得一组事件，该组事件直接能够还原出障碍物的运动轨迹。实际上，物体发生移动，则实质上是引起表示物体像素亮度增加或减小的变化情况，像素变化时，则会产生一系列的事件，通过一系列事件的累计，就可以得出障碍物的运动轨迹。
如步骤S5，根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物。若障碍物的运动轨迹所经过的区域出现在扫地机清扫区域内，在实际生活中，障碍物的运动轨迹所经过的区域范围一般小于扫地机清扫区域范围，此时则可以控制扫地机暂停清扫障碍物的运动轨迹所经过的区域，避免在障碍物的运动轨迹所经过的区域内扫地机与障碍物发生碰撞。
在本实施中，扫地机在按照原有规划路径进行清扫过程中，当识别到周围环境中忽然出现动态的障碍物，则会通过事件相机获取该动态的障碍物的事件流，并预测其运动轨迹，基于该运动轨迹，与原有规划路径进行比较，从而控制扫地机改变移动路径，实现对动态的障碍物进行有效避让，防止扫地机在清扫过程中与当前环境中突然移动的物体发生碰撞。
在一实施例中，所述障碍物分割的方式包括按照预设间隔时间，提取出所述事件流中的多个事件；步骤S4包括：S41、根据所述预设间隔时间以及多个所述事件，确定所述障碍物的运动速度和运动方向；
S42、基于所述扫地机的运动速度，综合所述障碍物的运动速度和运动方向，预测出所述障碍物的运动轨迹。具体地，在一段时间内，例如0.1s，事件相机采集到一系列变化的事件，此时该将时间段内的像素变化的坐标合并起来，可以得到一个点云图，那么可以设定时间间隔，以相同的时间间隔，对点云图进行分割，提取出在多个时间点的事件，如预设时间间隔为0.02s，则提取0.02s、0.04s、0.06s时刻的事件，从而实现对障碍物分割。用户可以根据实际场景，设定预设时间间隔，在此不做限定。
在步骤S41中，由于障碍物处于运动状态，因而在不同的时间点，其位置是不同的，通过计算在预设时间间隔内的障碍物的位置变化，同时，扫地机速度已知，则能够计算出障碍物的运动速度，并通过障碍物的移动方位，确定障碍物的运动方向。
如步骤42所述，在确定障碍物的运动速度和运动方向之后，基于扫地机的当前的运动速度，就可以预测出障碍物的运动轨迹，例如在计算出障碍物的运动速度为0.5m/s，且运动方向为由左向右运动，那么可以预测出该障碍物1s后，则会达到相对当前位置的右侧0.5m处，进而预测出在一定时间内障碍物的运动轨迹。
在本实施中，实现了预测动态的障碍物的运动轨迹。运动的物体具有相应的速度和方向，因而本申请通过对事件流进行分割，采集预设间隔时间的多个事件，确定出多个事件的变化方向和位移差值，从而确定出障碍物的运行方向和运行速度，进而预测出障碍物的运动轨迹，以及预测出障碍物在特定时间点所处的位置。据此能够准确分析障碍物的运动轨迹，使得扫地机可以更准确地对动态的障碍物进行避让。
在一实施例中，步骤S5包括：
S51、通过所述事件流分析所述障碍物的形状信息；
S52、根据所述形状信息和所述障碍物的运动轨迹，计算出所述障碍物的临时障碍区域；
S53、根据所述临时障碍区域，改变所述扫地机原有清扫路径，生成避障路径，控制所述扫地机沿所述避障路径移动。
障碍物具有特定形状，占据一定的空间，因而确定障碍物的形状，可以实现扫地机的准确避障。障碍物在运动过程中，会引起像素点出现明暗变化，因而通过像素点的明暗变化可以得出障碍物的形状信息。具体地，分析事件流中像素的明暗变化；通过所述像素明暗变化，获取障碍物的轮廓信息，具体可以是通过将有变化的像素叠加起来，获得运动障碍物的轮廓；根据所述障碍物的轮廓信息，得出所述障碍物的形状信息。之后将障碍物的形状信息与运动轨迹结合起来，获得障碍物运动所经过的区域，该区域为临时障碍区域，若扫地机在清扫过程中，直接避开该区域，则扫地机就不可能与该障碍物发生碰撞。因此在识别出临时障碍区域后，在扫地机原有清扫路径中标注出该区域，并改变扫地机原有清扫路径，更改后的清扫路径所清扫的区域不包括临时障碍区域。其中，上述标注方式可以用设定颜色进行标记，例如在扫地机原有清扫路径中用红色涂抹出临时障碍区域。据此，扫地机在清扫过程中完全避开了动态的障碍物所经过的区域，有效实现对动态的障碍物进行避让。
需要另外说明的是，根据所述临时障碍区域以及静态障碍物信息，使用设定的路径规划算法以生成避障路径，控制所述扫地机沿所述避障路径移动；其中，所述设定的路径规划算法包括但不限于A*、D*、RRT。
在一实施例中，步骤S5还可以包括：
S51’、结合所述扫地机的运动速度和障碍物的运动速度，分析所述障碍物的运动轨迹与所述扫地机原有清扫路径的交点；所述交点为在相同时刻所述扫地机与障碍物碰撞的位置点；
S52’、调整所述扫地机的工作参数，以使所述扫地机提前或者延迟到达所述位置点。
扫地机在正常清扫的情况下，采用预设的运动速度进行匀速清扫，则该速度即为扫地机的运动速度。扫地机的运动速度结合扫地机的清扫路径，可以确定扫地机清扫到特定位置的时间点。在确定出障碍物的运动速度和运动轨迹之后，同样可以确定出障碍物到达特定位置的时间点。若在相同时刻障碍物所处的位置与扫地机所处的位置相同，那么说明在该位置两者发生碰撞，该位置即为交点。在不改变扫地机原有清扫路径的情况下，可以调节扫地机的工作参数，使得扫地机提前或者延迟到达交点的位置，以此达到扫地机和障碍物不发生碰撞的，其中工作参数可以为扫地机的运动速度。举例而言，扫地机按照现有运动速度，则会在11点31分第10秒时刻，将与动态障碍物在A点位置发生碰撞，此时提高扫地机的运动速度，那么在11点31分第10秒时刻，扫地机已经不处于A点位置，所以在A点位置扫地机与动态障碍物不发生碰撞。
在一实施例中，调整所述扫地机的工作参数，以使所述扫地机提前或者延迟到达所述位置点的步骤包括：提高扫地机的运动速度，或者降低扫地机的运动速度，或者当扫地机达到所述位置点前，停止运行设定时间后再按照原有运动速度清扫。其中设定时间可以是3秒、5秒、7秒等，在此不做限定。
在一实施例中，所述步骤S5之后，还包括：
S6、当所述扫地机沿所述避障路径避开所述障碍物后，删除所述临时障碍区域。
扫地机能够根据障碍物所处的位置规划清扫路径，然而对于动态障碍物而言，其并没有固有的位置，因此在实现对动态障碍物避障后，如不清除临时障碍区域，则会影响扫地机在反复清扫过程的路径规划，特别是导致将临时障碍区域标记为不可清扫区域，出现路径规划不理想。在避开动态障碍物后，则删除临时障碍区域，从而能够不影响扫地机后续规划。
在一实时例中，所述步骤S5之后，还包括：
S6’、当所述扫地机经过所述交点后，删除所述障碍物的运动轨迹。
同理地，当扫地机经过交点后，删除动态障碍物的运动轨迹，避免扫地机在反复清扫过程中不合理地调节参数，同时也不影响扫地机后续规划。
本申请的动态避障方法，通过事件相机采集动态的障碍物的事件流，分析障碍物的运动轨迹，通过重新规划清扫路径或者调节扫地机的运行参数，以对当前环境中动态的障碍物进行有效避让，减轻动态环境对扫地机的影响。且在完成避障后，通过删除临时障碍区域，或者删除障碍物的运动轨迹的方式，避免了动态的障碍物影响扫地机后续路径规划，提高了动态环境下扫地机重新规划的路径的准确性。
参照图2，示出本申请一实施例的动态避障装置的结构示意框图。
本申请实施例提供一种动态避障装置，包括：
获取模块10，用于实时获取当前环境信息；所述当前环境信息至少包括障碍物信息；
判断模块20，用于基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化；
检测模块30，用于若发生变化，则进行障碍物动态检测以及障碍物分割，得到所述障碍物的事件流；
分析模块40，用于根据所述事件流，分析所述动态障碍物的运动轨迹；
控制模块50，用于根据所述运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述动态障碍物。
如获取模块10所述，本实施例的扫地机上装配有对当前周围环境进行扫描的事件相机。当启动扫地机时，事件相机进入工作状态，通过事件相机实时采集到当前环境信息，当前环境信息包含有若干图像，上述若干图像为不同时间点所采集到的图像。其中当前环境信息包含当前环境内的所有物品，包括但不限于桌子、椅子、天花板以及静止的生物等任何影响扫地机清扫的障碍物，扫地机可以根据所采集到的当前环境信息，进行清扫路径的规划。在另一实施例中，事件相机有多个，以圆形阵列的方式分布于扫地机上，通过多个事件相机对当前周围环境信息进行采集，并将各个事件相机所采集到的当前环境信息进行合并，得到当前环境的全景图，从而能够有利于对当前环境内的障碍物信息进行分析，进而有利于扫地机对清扫路径的准确规划。
如判断模块20所述，得到当前环境信息后，可以通过比较不同时间点所采集到的图像，例如比较前后两帧图像，或者间隔一定帧数的两帧图像，得到上述两帧图像内的物品是否移动，当物品发生移动，则认为障碍物信息发生了变化。其中，间隔一定帧数可以是间隔三帧或者间隔五帧，本领域技术人员可以根据实际进行设定，本申请在此不做限定。或者还可以通过事件相机采集的数据分析当前环境是否发生像素的明暗变化，从而判断是否存在移动的物体。
在一实施例中，判断模块20包括：
像素亮度变化获取单元21，用于利用事件相机，获取所述当前环境信息中所述障碍物信息的像素亮度变化；
阈值判断单元22，用于判断所述障碍物信息的像素亮度变化是否大于设定阈值；
障碍物信息变化判定单元23，用于若所述障碍物信息的像素亮度变化大于所述设定阈值，则判定所述障碍物信息发生变化。
如上所述，若当前环境中有物体发生移动时，事件相机所采集到的图像中像素点会发生明暗变化，例如图像中，白色像素点代表物体，而黑色像素点代表背景，当物体移动时，则白色像素点会发生移动，即表现出像素亮度的变化。而由于环境光线的变化，也会引起像素亮度的变化，如白色向灰色变化等，然而此时环境中并不存在移动的物体，因而通过预先设置的像素亮度变化的设定阈值，并且当障碍物信息的像素亮度变化大于该设定阈值时，才判定环境中有物体发生移动，避免出现对当前环境中的物体发生移动的误判。
在另一实施例中，判断模块20还可以用于基于所述当前环境信息，判断所述障碍物的位置在预设时间内是否发生变化；若所述位置发生变化，则判定所述障碍物信息发生变化，在本实施例中，若某一障碍物发生移动，那么前后两帧图像中该障碍物的位置是不同的，因而可以基于当前环境信息中的若干图像判断障碍物的位置信息，以判断当前环境中是否有移动的物体。具体地，在获取到前后两帧图像信号后，首先识别出第一张图像信息(时间在前的图像)的物品信息，并任意选取一个特征点，作为坐标系的原点，并建立坐标系，此时以上物品信息都有对应的x1、z1和y1坐标。其中，特征点可以为图像信息中的任一参照物。然后将第二张图像信息(时间在后的图像)结合到坐标系中进行分析，以上述特征点为原点，得到第二张图像的物品信息在坐标系中对应的x2、z2和y2坐标，通过比较(x1，z1，y1)、(x2，z2，y2)，得出相对应的物品位置是否变化，即若x1不等于x2，和/或z1不等于z2，和/或y1不等于y2，则判定物品的位置发生了变化。
如检测模块30所述，若周围环境中有物体发生了移动，则触发事件相机对动态物品事件的采集，由于事件相机反应时间为微秒级，所以更加适合捕捉动态对象，因而在一段很短的时间内，采集到动态的障碍物的一系列变化事件，并以事件流的形式输出。其中，事件流是反映动态的障碍物运动变化的一系列事件的集合。而若周围环境中没有物体发生移动，那么并不会触发事件的采集，事件相机不会输出事件流。事件流的数据量远小于传统相机传输的数据，且事件流没有最小时间单位，所以不像传统相机定时输出数据，具有低延迟特性，因而输出的事件流不存在模糊现象。
如分析模块40所述，根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹。事件流能够反映动态的障碍物运动变化情况，通过一段时间内的事件流累积，就可以获得一组事件，该组事件直接能够还原出障碍物的运动轨迹。实际上，物体发生移动，则实质上是引起表示物体像素亮度增加或减小的变化情况，像素变化时，则会产生一系列的事件，通过一系列事件的累计，就可以得出障碍物的运动轨迹。
如控制模块50所述，根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物。若障碍物的运动轨迹所经过的区域出现在扫地机清扫区域内，在实际生活中，障碍物的运动轨迹所经过的区域范围一般小于扫地机清扫区域范围，此时则可以控制扫地机暂停清扫障碍物的运动轨迹所经过的区域，避免在障碍物的运动轨迹所经过的区域内扫地机与障碍物发生碰撞。
在本实施中，扫地机在按照原有规划路径进行清扫过程中，当识别到周围环境中忽然出现动态的障碍物，则会通过事件相机获取该动态的障碍物的事件流，并预测其运动轨迹，基于该运动轨迹，与原有规划路径进行比较，从而控制扫地机改变移动路径，实现对动态的障碍物进行有效避让，防止扫地机在清扫过程中与当前环境中突然移动的物体发生碰撞。
在实施例中，所述障碍物分割的方式包括按照预设间隔时间，提取出所述事件流中的多个事件；所述分析模块S4包括：
确定单元41，用于根据所述预设间隔时间以及多个所述事件，确定所述障碍物的运动速度和运动方向；
预测单元42，用于基于所述扫地机的运动速度，综合所述障碍物的运动速度和运动方向，预测出所述障碍物的运动轨迹。
具体地，在一段时间内，例如0.1s，事件相机采集到一系列变化的事件，此时该将时间段内的像素变化的坐标合并起来，可以得到一个点云图，那么可以设定时间间隔，以相同的时间间隔，对点云图进行分割，提取出在多个时间点的事件，如预设时间间隔为0.02s，则提取0.02s、0.04s、0.06s时刻的事件，从而实现对障碍物分割。用户可以根据实际场景，设定预设时间间隔，在此不做限定。
在确定单元41中，由于障碍物处于运动状态，因而在不同的时间点，其位置是不同的，通过计算在预设时间间隔内的障碍物的位置变化，同时，扫地机速度已知，则能够计算出障碍物的运动速度，并通过障碍物的移动方位，确定障碍物的运动方向。
如预测单元42，在确定障碍物的运动速度和运动方向之后，就可以预测出障碍物的运动轨迹，例如在计算出障碍物的运动速度为0.5m/s，且运动方向为由左向右运动，那么可以预测出该障碍物1s后，则会达到相对当前位置的右侧0.5m处，进而预测出在一定时间内障碍物的运动轨迹。
在本实施中，实现了预测动态的障碍物的运动轨迹。运动的物体具有相应的速度和方向，因而本申请通过对事件流进行分割，采集预设间隔时间的多个事件，确定出多个事件的变化方向和位移差值，从而确定出障碍物的运行方向和运行速度，进而预测出障碍物的运动轨迹，以及预测出障碍物在特定时间点所处的位置。据此能够准确分析障碍物的运动轨迹，使得扫地机可以更准确地对动态的障碍物进行避让。
在实施例中，控制模块50包括：
形状信息分析单元51，用于通过所述事件流分析所述障碍物的形状信息；
临时障碍区域计算单元52，用于根据所述形状信息和所述障碍物的运动轨迹，计算出所述障碍物的临时障碍区域；
避障路径生成单元53，用于根据所述临时障碍区域，改变所述扫地机原有清扫路径，生成避障路径，控制所述扫地机沿所述避障路径移动。
如上所述，障碍物具有特定形状，占据一定的空间，因而确定障碍物的形状，可以实现扫地机的准确避障。障碍物在运动过程中，会引起像素点出现明暗变化，因而通过像素点的明暗变化可以得出障碍物的形状信息。具体地，分析事件流中像素的明暗变化；通过所述像素明暗变化，获取障碍物的轮廓信息，具体可以是通过将有变化的像素叠加起来，获得运动障碍物的轮廓；根据所述障碍物的轮廓信息，得出所述障碍物的形状信息。之后将障碍物的形状信息与运动轨迹结合起来，获得障碍物运动所经过的区域，该区域为临时障碍区域，若扫地机在清扫过程中，直接避开该区域，则扫地机就不可能与该障碍物发生碰撞。因此在识别出临时障碍区域后，在扫地机原有清扫路径中标注出该区域，并改变扫地机原有清扫路径，更改后的清扫路径所清扫的区域不包括临时障碍区域。其中，上述标注方式可以用设定颜色进行标记，例如在扫地机原有清扫路径中用红色涂抹出临时障碍区域。据此，扫地机在清扫过程中完全避开了动态的障碍物所经过的区域，有效实现对动态的障碍物进行避让。
需要另外说明的是，根据所述临时障碍区域以及静态障碍物信息，使用设定的路径规划算法以生成避障路径，控制所述扫地机沿所述避障路径移动；其中，所述设定的路径规划算法包括但不限于A*、D*、RRT。
在一实施例中，控制模块50还包括：
交点分析单元51’，用于结合所述扫地机的运动速度和障碍物的运动速度，分析所述障碍物的运动轨迹与所述扫地机原有清扫路径的交点；所述交点为在相同时刻所述扫地机与障碍物碰撞的位置点；
工作参数调整单元52’，用于调整所述扫地机的工作参数，以使所述扫地机提前或者延迟到达所述位置点。
如上所述，扫地机在正常清扫的情况下，采用预设的运动速度进行匀速清扫，则该速度即为扫地机的运动速度。扫地机的运动速度结合扫地机的清扫路径，可以确定扫地机清扫到特定位置的时间点。在确定出障碍物的运动速度和运动轨迹之后，同样可以确定出障碍物到达特定位置的时间点。若在相同时刻障碍物所处的位置与扫地机所处的位置相同，那么说明在该位置两者发生碰撞，该位置即为交点。在不改变扫地机原有清扫路径的情况下，可以调节扫地机的工作参数，使得扫地机提前或者延迟到达交点的位置，以此达到扫地机和障碍物不发生碰撞的，其中工作参数可以为扫地机的运动速度。举例而言，扫地机按照现有运动速度，则会在11点31分第10秒时刻，将与动态障碍物在A点位置发生碰撞，此时提高扫地机的运动速度，那么在11点31分第10秒时刻，扫地机已经不处于A点位置，所以在A点位置扫地机与动态障碍物不发生碰撞。
在一实施例中，调整所述扫地机的工作参数，以使所述扫地机提前或者延迟到达所述位置点的步骤包括：提高扫地机的运动速度，或者降低扫地机的运动速度，或者当扫地机达到所述位置点前，停止运行设定时间后再按照原有运动速度清扫。其中设定时间可以是3秒、5秒、7秒等，在此不做限定。
在一实施例中，所述装置包括：
临时障碍区域删除模块60，用于当所述扫地机沿所述避障路径避开所述障碍物后，删除所述临时障碍区域。
如上所述，扫地机能够根据障碍物所处的位置规划清扫路径，然而对于动态障碍物而言，其并没有固有的位置，因此在实现对动态障碍物避障后，如不清除临时障碍区域，则会影响扫地机在反复清扫过程的路径规划，特别是导致将临时障碍区域标记为不可清扫区域，出现路径规划不理想。在避开动态障碍物后，则删除临时障碍区域，从而能够不影响扫地机后续规划。
在一实施例中，所述装置包括：
障碍物运动轨迹删除模块60’，用于当所述扫地机经过所述交点后，删除所述障碍物的运动轨迹。
同理地，当扫地机经过交点后，删除动态障碍物的运动轨迹，避免扫地机在反复清扫过程中不合理地调节参数，同时也不影响扫地机后续规划。
本申请的动态避障装置，通过事件相机采集动态的障碍物的事件流，分析障碍物的运动轨迹，通过重新规划清扫路径或者调节扫地机的运行参数，以对当前环境中动态的障碍物进行有效避让，减轻动态环境对扫地机的影响。且在完成避障后，通过删除临时障碍区域，或者删除障碍物的运动轨迹的方式，避免了动态的障碍物影响扫地机后续路径规划，提高了动态环境下扫地机重新规划的路径的准确性。
参照图3，本发明实施例中还提供一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构可以如图所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设计的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储动态避障方法所用数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现动态避障方法的步骤。
本发明一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现动态避障方法，包括以下步骤：实时获取当前环境信息；所述当前环境信息至少包括障碍物信息；基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化；若发生变化，则进行障碍物动态检测以及障碍物分割，得到所述障碍物的事件流；根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹；根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物。
本申请的计算机可读存储介质，通过事件相机获取该动态的障碍物的事件流，并预测其运动轨迹，基于该运动轨迹，与原有规划路径进行比较，从而控制扫地机改变移动路径，实现对动态的障碍物进行有效避让，防止扫地机在清扫过程中与当前环境中突然移动的物体发生碰撞。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种动态避障方法，应用于扫地机，其特征在于，所述方法包括：
实时获取当前环境信息；所述当前环境信息至少包括障碍物信息；
基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化；
若发生变化，则进行障碍物动态检测以及障碍物分割，得到所述障碍物的事件流；
根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹；
根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物；
其中，所述基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化的步骤还可以包括：基于所述当前环境信息，判断所述障碍物的位置在预设时间内是否发生变化；若所述位置发生变化，则判定所述障碍物信息发生变化；
所述根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物的步骤包括：
通过所述事件流分析所述障碍物的形状信息；所述事件流是由事件相机采集；根据所述形状信息和所述障碍物的运动轨迹，计算出所述障碍物的临时障碍区域；根据所述临时障碍区域，改变所述扫地机原有清扫路径，生成避障路径，控制所述扫地机沿所述避障路径移动；具体可包括：分析事件流中像素的明暗变化；通过所述像素明暗变化，获取障碍物的轮廓信息，可以是通过将有变化的像素叠加起来，获得运动障碍物的轮廓；根据所述障碍物的轮廓信息，得出所述障碍物的形状信息，将障碍物的形状信息与运动轨迹结合起来，获得障碍物运动所经过的区域，该区域为临时障碍区域，在识别出临时障碍区域后，在扫地机原有清扫路径中标注出该区域，并改变扫地机原有清扫路径，更改后的清扫路径所清扫的区域不包括临时障碍区域，以实现对动态的障碍物进行避让。
2.根据权利要求1所述的动态避障方法，其特征在于，所述基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化的步骤，包括：
利用事件相机，获取所述当前环境信息中所述障碍物信息的像素亮度变化；
判断所述障碍物信息的像素亮度变化是否大于设定阈值；
若所述障碍物信息的像素亮度变化大于所述设定阈值，则判定所述障碍物信息发生变化。
3.根据权利要求1所述的动态避障方法，其特征在于，所述障碍物分割的方式包括按照预设间隔时间，提取出所述事件流中的多个事件；
所述根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹的步骤包括：
根据所述预设间隔时间以及多个所述事件，确定所述障碍物的运动速度和运动方向；
基于所述扫地机的运动速度，综合所述障碍物的运动速度和运动方向，预测出所述障碍物的运动轨迹。
4.根据权利要求1所述的动态避障方法，其特征在于，所述根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物的步骤包括：
结合所述扫地机的运动速度和障碍物的运动速度，分析所述障碍物的运动轨迹与所述扫地机原有清扫路径的交点；所述交点为在相同时刻所述扫地机与障碍物碰撞的位置点；
调整所述扫地机的工作参数，以使所述扫地机提前或者延迟到达所述位置点。
5.根据权利要求1所述的动态避障方法，其特征在于，所述根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物的步骤之后包括：
当所述扫地机沿所述避障路径避开所述障碍物后，删除所述临时障碍区域。
6.根据权利要求4所述的动态避障方法，其特征在于，所述根据所述障碍物的运动轨迹，控制所述扫地机移动，以避开所述障碍物的步骤之后包括：
当所述扫地机经过所述交点后，删除所述障碍物的运动轨迹。
7.一种动态避障装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于实时获取当前环境信息；所述当前环境信息至少包括障碍物信息；
判断模块，用于基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化；
检测模块，用于若发生变化，则进行障碍物动态检测以及障碍物分割， 得到所述障碍物的事件流；
分析模块，用于根据所述事件流，分析所述障碍物的运动轨迹；
控制模块，用于根据所述障碍物的运动轨迹，控制扫地机移动，以避开所述障碍物；其中，所述基于所述当前环境信息，判断所述障碍物信息是否发生变化的步骤还可以包括：基于所述当前环境信息，判断所述障碍物的位置在预设时间内是否发生变化；若所述位置发生变化，则判定所述障碍物信息发生变化；
分析子模块，用于通过所述事件流分析所述障碍物的形状信息；所述事件流是由事件相机采集；根据所述形状信息和所述障碍物的运动轨迹，计算出所述障碍物的临时障碍区域；根据所述临时障碍区域，改变所述扫地机原有清扫路径，生成避障路径，控制所述扫地机沿所述避障路径移动；具体可包括：分析事件流中像素的明暗变化；通过所述像素明暗变化，获取障碍物的轮廓信息，可以是通过将有变化的像素叠加起来，获得运动障碍物的轮廓；根据所述障碍物的轮廓信息，得出所述障碍物的形状信息，将障碍物的形状信息与运动轨迹结合起来，获得障碍物运动所经过的区域，该区域为临时障碍区域，在识别出临时障碍区域后，在扫地机原有清扫路径中标注出该区域，并改变扫地机原有清扫路径，更改后的清扫路径所清扫的区域不包括临时障碍区域，以实现对动态的障碍物进行避让。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的动态避障方法的步骤。
9.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的动态避障方法的步骤。
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