CN114918915B - 一种自动扶梯激光识别防跌装置及其算法 - Google Patents

一种自动扶梯激光识别防跌装置及其算法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机器人防跌技术领域，尤指一种自动扶梯激光识别防跌装置及其算法，包括反光板、激光雷达和机器人，所述反光板分别贴在自动扶梯对称的左侧和右侧，所述激光雷达安装在机器人的正前方，所述激光雷达设置的高度与反光板的离地高度相同，所述激光雷达通过扫描周围环境，上报点云数据到机器人导航系统，通过算法处理点云数据，从而远距离识别出自动扶梯并且提前控制机器人停止运行。本发明基于机器人导航系统，采用激光和反光板的组合方式，实现准确无误差识别自动扶梯，并计算出机器人相对扶梯的坐标，通过激光雷达识别反光板达到识别自动扶梯的效果，实现自动扶梯防跌，准确度和精度均有很大提升。

Description

一种自动扶梯激光识别防跌装置及其算法
技术领域
本发明涉及机器人防跌技术领域，尤指一种自动扶梯激光识别防跌装置及其算法。
背景技术
现有的机器人防跌技术方案中，对于悬空环境处理一般比较好，但是对于自动扶梯，往往无法处理。若自动扶梯一直处于运行状态，当机器人走到自动扶梯上时，会出现被扶梯带着运行的情况，所以现有的技术方案，无法处理这种情形。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种动扶梯激光识别防跌装置，可以远距离识别出自动扶梯，实现提前控制机器人停止运行，实现自动防跌。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动扶梯激光识别防跌装置，包括反光板、激光雷达和机器人，所述反光板分别贴在自动扶梯对称的左侧和右侧，所述激光雷达安装在机器人的正前方，所述激光雷达设置的高度与反光板的离地高度相同，所述激光雷达通过扫描周围环境，上报点云数据到机器人导航系统，通过算法处理点云数据，计算出激光距离自动扶梯的长度为D1，对D1进行判断，如果D1小于预设数值，则发送控制指令，停止机器人运行，从而实现远距离识别出自动扶梯并且提前控制机器人停止运行。
进一步地，所述反光板为高反射率材质的条形状反光板，并且长度为10cm，宽为5cm，所述反光板分别贴在自动扶梯的左右两侧且间隔为100cm。
其中，所述反光板横向贴在自动扶梯两侧。
进一步地，所述机器人通过算法处理点云数据，并计算出线段L1、L2的长度；如果长度满足L1＝L2＝10cm，则认为该点云数据为部署的反光板。
进一步地，所述机器人通过算法处理点云数据，分别计算出两块反光板的中心点坐标O1、O2，同时计算出两块反光板中心点O1、O2的间距D和中心点O1、O2的中心坐标O3，如果长度满足D＝100cm，则认为当前为自动扶梯。
进一步地，所述机器人通过算法处理点云数据，通过计算机器人当前坐标O和中心点O3坐标的间距，可以获得机器人距离自动扶梯的间距D1，如果间距D1<100cm，则控制机器人停止运行。
还提供一种自动扶梯激光识别防跌算法，包括反光板、激光雷达和机器人，所述反光板分别贴在自动扶梯对称的左侧和右侧，所述激光雷达安装在机器人的正前方，所述激光雷达设置的高度与反光板的离地高度相同，所述激光雷达通过扫描周围环境，上报点云数据到机器人导航系统；其算法逻辑步骤如下：
S1，读取雷达点云数据，使用intensity filter算法对数据进行光强度滤波，提取光强度满足大于240的数据点；
S2，对滤波后点云做line segments算法识别，找出点云中测得距离相同连续的数据点，标记为线段L1、L2；
S3，提取到的线段L1、L2是否满足长度等于10cm，如果线段L1、L2均满足，则认为L1、L2为一组标记物C；
S4，取线段L1中心点O1和线段L2中心点O2，计算O1和O2的间距D，O1和O2的中心点O3，如果间距D等于100cm，则认为当前反光板组合L1、L2为自动扶梯两侧贴的标志物，激光已经检测到自动扶梯；
S5,在机器人系统中可以获得激光当前坐标为O，计算出激光距离自动扶梯的距离D1，对间距D1进行判断，如果间距D1<100cm，则发送控制指令，停止机器人运行。
其中，取线段L1中心点O1(x1,y1)和线段L2中心点O2(x2,y2)，计算O1和O2的间距
其中，取O1和O2的中心点O3(x3，y3)，当前坐标为O(x,y)，计算出激光距离自动扶梯的间距
本发明的有益效果在于：本发明自动扶梯激光识别防跌装置及其算法基于机器人导航系统，采用激光和反光板的组合方式，实现准确无误差识别自动扶梯，并计算出机器人相对扶梯的坐标，通过激光雷达识别反光板达到识别自动扶梯的效果，实现自动扶梯防跌；本发明可以远距离识别到自动扶梯，准确度和精度均有很大提升。
附图说明
图1是本实施例的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
请参阅图1所示，本发明关于一种自动扶梯激光识别防跌装置，包括反光板、激光雷达和机器人，所述反光板分别贴在自动扶梯对称的左侧和右侧，所述激光雷达安装在机器人的正前方，所述激光雷达设置的高度与反光板的离地高度相同，所述激光雷达通过扫描周围环境，上报点云数据到机器人导航系统，通过算法处理点云数据，从而远距离识别出自动扶梯并且提前控制机器人停止运行。
在本实施例中，所述反光板为高反射率材质的条形状反光板，并且长度为10cm，宽为5cm的反光板两片，所述反光板分别贴在自动扶梯的左右两侧且间隔为100cm。其中，所述反光板横向贴在自动扶梯两侧，激光雷达选择可以反馈光强度的雷达。
在本实施例中，机器人内部系统的算法逻辑步骤如下：
S1，读取雷达点云数据，普通环境物体反馈强度范围在0-180，反光板的反射强度会大于240，使用intensity filter算法对数据进行光强度滤波，提取光强度满足大于240的数据点；
S2，对滤波后点云做line segments算法识别，找出点云中测得距离相同连续的数据点，标记为线段L1、L2；
S3，提取到的线段L1、L2是否满足长度等于10cm，如果线段L1、L2均满足，则认为线段L1、L2为一组标记物C，认为该点云数据为部署的反光板；
S4，取线段L1中心点O1(x1,y1)和线段L2中心点O2(x2,y2)，计算O1和O2的长度O1和O2的中心点O3(x3，y3)，如果D等于100cm，则认为当前反光板组合线段L1、L2为自动扶梯两侧贴的标志物，激光已经检测到自动扶梯；
S5,在机器人系统中可以获得激光当前坐标为O(x,y)，计算出激光距离自动扶梯的间距对间距D1进行判断，如果间距D1<100cm，则发送控制指令，停止机器人运行。
与现有技术相比，本实施例采用的是激光雷达识别技术，目前单线激光雷达的数据已经非常可靠，在机器人领域运用非常普遍，是本方案的核心传感器，可以远距离识别出自动扶梯，实现提前控制机器人停止运行，实现自动防跌。本实施例基于机器人导航系统，采用激光和反光板的组合方式，实现准确无误差识别自动扶梯，并计算出机器人相对扶梯的坐标，通过激光雷达识别反光板达到识别自动扶梯的效果，实现自动扶梯防跌，准确度和精度均有很大提升。
需要进一步说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“计算”“设置”等术语应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自动扶梯激光识别防跌装置，其特征在于：包括反光板、激光雷达和机器人，所述反光板分别贴在自动扶梯对称的左侧和右侧，所述激光雷达安装在机器人的正前方，所述激光雷达设置的高度与反光板的离地高度相同，所述激光雷达通过扫描周围环境，上报点云数据到机器人导航系统，通过算法处理点云数据，其算法逻辑步骤如下：
S1，读取雷达点云数据，使用intensity filter算法对数据进行光强度滤波，提取光强度满足大于240的数据点；
S2，对滤波后点云做l ine segments算法识别，找出点云中测得距离相同连续的数据点，标记为线段L1、L2；
S3，提取到的线段L1、L2是否满足长度等于10cm，如果线段L1、L2均满足，则认为线段L1、L2为一组标记物C；
S4，取线段L1中心点O1和线段L2中心点O2，计算O1和O2的间距D，O1和O2的中心点O3，如果D等于100cm，则认为当前组合线段L1、L2为自动扶梯两侧贴的反光板标志物，激光已经检测到自动扶梯；
S5,在机器人系统中可以获得激光当前坐标为O，计算出激光距离自动扶梯的距离D1，对D1进行判断，如果D1<100cm，则发送控制指令，停止机器人运行。
2.根据权利要求1所述的一种自动扶梯激光识别防跌装置，其特征在于：所述反光板为高反射率材质的条形状反光板，并且长度为10cm，宽为5cm，所述反光板分别贴在自动扶梯的左右两侧且间隔为100cm。
3.根据权利要求2所述的一种自动扶梯激光识别防跌装置，其特征在于：所述反光板横向贴在自动扶梯两侧。
4.根据权利要求1所述的一种自动扶梯激光识别防跌装置，其特征在于：所述机器人通过算法处理点云数据，并计算出线段L1、L2的长度；如果长度满足L1＝L2＝10cm，则认为该点云数据为部署的反光板。
5.根据权利要求4所述的一种自动扶梯激光识别防跌装置，其特征在于：所述机器人通过算法处理点云数据，分别计算出两块反光板的中心点坐标O1、O2，同时计算出两块反光板中心点O1、O2的间距D和中心点O1、O2的中心点O3，如果间距满足D＝100cm，则认为当前为自动扶梯。
6.根据权利要求5所述的一种自动扶梯激光识别防跌装置，其特征在于：所述机器人通过算法处理点云数据，通过计算机器人当前坐标O和中心点O3坐标的间距，可以获得机器人距离自动扶梯的间距D1，如果间距D1<100cm，则控制机器人停止运行。
7.一种自动扶梯激光识别防跌算法，其特征在于：包括反光板、激光雷达和机器人，所述反光板分别贴在自动扶梯对称的左侧和右侧，所述激光雷达安装在机器人的正前方，所述激光雷达设置的高度与反光板的离地高度相同，所述激光雷达通过扫描周围环境，上报点云数据到机器人导航系统；其算法逻辑步骤如下：
S1，读取雷达点云数据，使用intensity filter算法对数据进行光强度滤波，提取光强度满足大于240的数据点；
S2，对滤波后点云做l ine segments算法识别，找出点云中测得距离相同连续的数据点，标记为线段L1、L2；
S3，提取到的线段L1、L2是否满足长度等于10cm，如果线段L1、L2均满足，则认为L1、L2为一组标记物C；
S4，取线段L1中心点O1和线段L2中心点O2，计算O1和O2的间距D，O1和O2的中心点O3，如果D等于100cm，则认为当前组合线段L1、L2为自动扶梯两侧贴的反光板标志物，激光已经检测到自动扶梯；
S5,在机器人系统中可以获得激光当前坐标为O，计算出激光距离自动扶梯的距离D1，对D1进行判断，如果D1<100cm，则发送控制指令，停止机器人运行。
8.根据权利要求7所述的一种自动扶梯激光识别防跌算法，其特征在于：取线段L1中心点O1(x1,y1)和线段L2中心点O2(x2,y2)，计算O1和O2的间距
9.根据权利要求7所述的一种自动扶梯激光识别防跌算法，其特征在于：取O1和O2的中心点O3(x3，y3)，当前坐标为O(x,y)，计算出激光距离自动扶梯的距离
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