避障方法和智能机器人与流程

本发明涉及自动化的技术领域，尤其涉及对于智能机器人的智能化避障方法。

背景技术：

智能机器人一般具有多个机械臂和能够移动的底座，能够根据要求规划移动路径，配合机械臂的取放、加工等动作，实现各种功能，在部分场合中替代人工操作。由于智能机器人在移动的过程中，往往需要经过各种各样的环境，例如杂物堆放、进入特定尺寸的门等，如果不设计相关的视觉识别方式避障，延伸在外的机械臂有可能与环境干涉，发生碰撞，损坏智能机器人或者对环境造成损坏，更严重的情况下还有可能伤及附近的人。

现有技术中，对于智能机器人的避障程序设置，一般包括识别附近障碍物，控制智能机器人停止或者绕过障碍物，这种避障程序智能化程度低，只能做到绕开普通的障碍物，难以精细化避障。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供避障方法和智能机器人，旨在解决现有技术中的智能机器人的自动避障功能智能化程度低、难以精细化避障的问题。

本发明是这样实现的，提供避障方法，用于规划智能机器人的动作，避开障碍物，所述智能机器人包括驱动底座和一个或多个能够自由驱动的机械臂，在任意所述机械臂末端安装图象采集结构，所述避障方法包括以下步骤：采集所述障碍物的图象，规划避障路线，所述驱动底座沿所述避障路线移动，所述机械臂实时采集所述障碍物的图像，根据实时图像数据闭环修正所述避障路线。

本发明还提供了智能机器人，包括控制电路、驱动底座和一个或多个机械臂，任意所述机械臂的上设有图象采集结构，控制电路根据所述图像采集结构所采集的图形信息规划并实时修正避障路线，所述驱动底座沿着所述避障路线行进。

与现有技术相比，本发明中提供的避障方法和智能机器人，能够通过采集障碍物的图像信息，规划避障路线，并且在沿着避障路线行动的过程中继续实时采集障碍物的图像信息，补充判断依据，对避障路线进行修正，构成闭环控制方法，最终使得智能机器人能够智能化、精细化的进行避障。

附图说明

图1至图3为本发明实施例提供的智能机器人按照避障方法规划避障路线的过程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

以下结合具体附图对本实施例的实现进行详细的描述。

如图1至图3所示，本实施例中提供智能机器人1的避障方法，用于规划智能机器人1的动作从而避开障碍物，智能机器人1包括驱动底座12和一个或多个能够自由驱动的机械臂11，在任意机械臂11末端安装图象采集结构。图示中未示出机械臂11末端安装的图象采集结构，可以将其理解为安装在机械臂11端部的摄像头、运动相机等结构。

避障方法包括以下步骤：

采集障碍物的图象，规划避障路线，驱动底座12沿避障路线移动，机械臂11实时采集障碍物的图像，根据实时图像数据闭环修正避障路线。

如图1至图3所示，智能机器人1在平面上，从a移动至b的过程中，需要绕过第一障碍物31、第二障碍物32和第三障碍物33。

在图1所示中，图象采集结构只能采集到第一障碍物31和第二障碍物32正面的图象信息，初步规划避障路线(即图示中箭头所示，下文中均以图示中的箭头指示该图中的避障路线)，朝向第一障碍物31和第二障碍物32之间移动。

在图2所示中，智能机器人1在移动的过程中，由于机械臂11能够在空间上自由移动，图象采集结构能够采集更多方向的障碍物图像，根据实时采集到第三障碍物33的图像信息，为了绕过第三障碍物33，重新修正了避障路线。

在图3所示中，图象采集结构采集到第一障碍物31的特殊结构，再一次修正避障路线，使得能够沿着第一障碍物31的边沿绕过第三障碍物33。

根据上述的避障过程可以看出，在智能机器人1沿着初拟的避障路线移动的过程中，通过机械臂11上的安装图象采集结构，实时在多个角度采集障碍物图像，从而修正避障路线，沿着避障路线移动后再次采集障碍物图像，再次对避障路线进行修正，形成闭环的控制方法，不断修正避障路线，最终实现智能化的控制智能机器人1精细的绕过障碍物。

优选的，避障方法还包括：根据避障路线，规划探测动作，机械臂11按照探测动作在空间上移动，根据实时图像数据闭环修正探测动作。由于机械臂11能够在一定范围内摆动，其摆动的范围超出驱动底座12，因此如果不对机械臂11自身的动作加以规划，有可能发生虽然驱动底座12没有与环境干涉，但是机械臂11摆动时与环境干涉的问题。所以，在规划避障路线之后，再根据避障路线规划探测动作，例如图2所示状态下，智能机器人1沿避障路线行进至此处，如果机械臂11向右摆动，即容易碰到第二障碍物32，在图3所示的状态下，机械臂11不仅不能向右摆动，处于充分探测采集第一障碍物31后方图形的目的，还应当增加向左摆动的幅度，这些即为在图示节点上应当规划的探测动作。容易理解的是，探测动作同样需要闭环修正，随着图形的实时采集过程，对探测动作进行修正，不仅能够避免机械臂11与环境干涉，而且有利于优化实时采集图像、修正避障路线。

容易理解的是，为了能够预先采集图像信息修正避障路线，使得智能机器人1在碰到障碍物之前修正避障路线完成避障，在智能机器人1移动的过程中，沿着其运动方向，机械臂11应当保持在驱动底座12前方，实现预先采集图像信息的目的。

优选的，探测动作包括以下动作轨迹：

驱动机械臂11在驱动底座12前方摆动，摆动范围至少覆盖驱动底座12即将行进的避障路线。这种探测动作的规划方式具有以下优点：预先采集前方的图像信息、预先在驱动底座12行进的位置探测释是否碰触障碍物、进一步采集障碍物其他方向的图象信息。

优选的，避障方法还包括：将机械臂11运动过程中实时采集的障碍物的图象合成为数字模型，修正避障路线，使驱动底座12绕障碍物的数字模型边沿移动。换言之，简历数字坐标系和数字模型，按照数字模型的边沿作为规划修正避障路线的依据。以数字模型作为判断依据，相比直接通过图像识别进行判断，更加接近人、动物的真实避障方法，而且数字模型能够根据逻辑建立一定的形状、延伸预判断，能够根据其形状的走势模拟补充出未能采集到的部分，预先做出避障的判断。

进一步地，驱动底座12沿避障路线绕行障碍物的过程中，机械臂11继续运动采集障碍物其他端面的图形，逐渐补充完成数字模型，根据补充的数字模型进一步修正避障路线。在一定的环境中，例如图1至图3所示，障碍物之间具有相似的外形，因此补充完成的数字模型，能够作为下次避障的预判端，在该环境中，如果再次碰到障碍物，能够根据第一次采集到的图形信息比对记录的数字模型，如果相似度较高，预先建立数字模型，即可按照数字模型快速的规划避障路线。

为了进一步避免干涉，避障方法中还包括干涉预警系统。在本实施例中，机械臂11和/或驱动底座12上设有用于监测一定范围内环境物体的探测结构，当检测到环境物体距离小于预设值时，输出干涉预警信号，警告即将发生干涉、碰撞。探测结构的实现方式可以有多种，例如超声波探测器等，能够检测与物体之间的距离。

智能机器人1接收到干涉预警信号后，控制机械臂11和/或驱动底座12进行以下一种或几种操作：停机、反向移动、降低输出力矩、降低关节刚度，使得智能机器人1免于与环境发生干涉、碰撞。

在其他的实施例中，机械臂11和/或驱动底座12设有用于监测机械臂11受力情况的监测装置，当检测到机械臂11受力异常后，输出干涉预警信号。在发生干涉、碰撞的一瞬间，机械臂11必然出现受力异常，因此检测到受力异常之后，即可判断发生了干涉、碰撞，输出干涉预警信号。具体应用中，可以采用压力传感器、扭矩传感器等作为具体判断的监测装置。

本实施例中还提供了智能机器人1，包括控制电路、驱动底座12和一个或多个机械臂11，其中任一机械臂11上安装有能够采集图像信息的图象采集结构。其中控制电路能够根据图像采集结构的信息，规划避障路线，使得智能机器人1行动的过程中避免与障碍物碰撞、干涉。具体避障的方法与前述的原理、过程相同，不做赘述。

本实施例中的智能机器人1，能根据行进的中采集的图形信息修正避障路线，够智能化、精细化的绕开障碍物。

优选的，在驱动底座12上设置有拍摄结构121，采集图像信息，作为图象采集结构的信息补充。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。