本发明涉及障碍物检测
技术领域：
：，具体而言，涉及一种障碍物检测装置、机器人及避障系统。
背景技术：
：：目前，机器人、巡检车等在工业、生活等领域已经得到了广泛的应用，为了防止机器人或巡检车等在工作时，撞到前方墙壁或者其它障碍物，需要检测机器人或巡检车等在行走时，前方是否存在障碍物。现有技术中，大都是采用基于单雷达信息源的障碍物检测装置，但是雷达的检测角度太小，需要在不同的角度安装好几个，才能全面的检测到前方障碍物信息，并且雷达价格昂贵，导致成本较高。技术实现要素：有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种障碍物检测装置、机器人及避障系统，以解决现有技术，在不同的角度安装多个雷达导致成本较高的问题。第一方面，本发明实施例提供了一种障碍物检测装置，其中，所述装置包括：雷达测距器件、图像采集器件及信息融合器件；所述雷达测距器件及所述图像采集器件均与所述信息融合器件连接；所述雷达测距器件测量前方障碍物的距离信息，并传输所述距离信息给所述信息融合器件，所述图像采集器件采集前方图像，并传输所述图像给所述信息融合器件，所述信息融合器件对所述图像及所述距离信息进行融合处理，确定出障碍物信息，并输出所述障碍物信息。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述信息融合器件接收所述雷达测距器件传输的距离信息，及接收所述图像采集器件传输的图像信息，并按照预设顺序，根据所述图像及所述距离信息确定出障碍物信息；所述预设顺序为根据所述图像确定障碍物信息，当根据所述图像无法确定出障碍物信息时，根据所述距离信息确定所述障碍物信息。结合第一方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述装置还包括惯性测量单元IMU；所述IMU与所述信息融合器件连接，传输所述障碍物检测装置的九轴信息给所述信息融合器件，所述九轴信息包括三轴加速度信息、三轴角速度信息及三轴磁感应信息；当所述信息融合器件根据所述图像无法确定出障碍物信息时，根据所述距离信息及所述九轴信息确定所述障碍物信息。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述信息融合器件包括接收元件、转换元件及确定元件；所述接收元件与所述图像采集器件及所述转换元件连接，接收所述图像采集器件传输的图像，并传输所述图像给所述转换元件；所述转换元件与所述确定元件连接，接收所述接收元件传输的图像，获取所述图像的三维图像，并传输所述三维图像给所述确定元件；所述确定元件接收所述转换元件传输的所述三维图像，对所述三维图像进行图像分割，确定出障碍物信息。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述雷达测距器件、所述图像采集器件及所述信息融合器件均安装在电路板上。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述装置还包括全球定位系统GPS器件和/或北斗卫星定位器件；所述GPS器件及所述北斗卫星定位器件均与所述信息融合器件连接，定位所述障碍物检测装置的当前位置，并传输所述当前位置给所述信息融合器件。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述图像采集器件包括一个或多个摄像头。结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述雷达测距器件为雷达传感器；所述雷达传感器可360°旋转。第二方面，本发明实施例提供了一种机器人，其中，所述机器人包括机器人本体、控制元件及上述第一方面所述的障碍物检测装置；所述控制元件分别与所述障碍物检测装置及所述机器人本体连接，接收所述障碍物检测装置传输的障碍物信息，根据所述障碍物信息生成机器人行走控制信号，并传输所述机器人行走控制信号给所述机器人本体。所述障碍物检测装置及所述控制元件均安装在所述机器人本体上。第三方面，本发明实施例提供了一种避障系统，其中，所述系统包括远程上位机及上述第二方面所述的机器人；所述远程上位机与所述机器人无线连接，接收所述机器人传输的障碍物信息，根据所述障碍物信息生成机器人行走控制信号，并传输所述机器人行走控制信号给所述机器人。本发明实施例提供了一种障碍物检测装置、机器人及避障系统，该障碍物检测装置包括雷达测距器件、图像采集器件及信息融合器件，雷达测距器件及图像采集器件共同检测前方障碍物信息，图像采集器件的检测角度较大，而雷达测距器件能够检测到图像采集器件无法检测或者检测精度不高的一些障碍物，因此能够全面的检测到前方障碍物信息，并且避免了安装多个雷达测距器件，降低了成本。为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本发明实施例1所提供的一种障碍物检测装置的结构示意图；图2示出了本发明实施例1所提供的一种障碍物检测装置的第二种结构示意图；图3示出了本发明实施例2所提供的一种机器人的结构示意图；图4示出了本发明实施例3所提供的一种避障系统的结构示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。考虑到现有的障碍物检测装置，大都是采用单雷达信息源，但是雷达的检测角度太小，需要在不同的角度安装好几个，才能全面的检测到前方障碍物信息，并且雷达价格昂贵，导致成本较高。基于此，本发明实施例提供了一种障碍物检测装置、机器人及避障系统，下面通过实施例进行描述。实施例1本发明实施例提供了一种障碍物检测装置，该装置中雷达测距器件及图像采集器件同时检测前方障碍物信息，图像采集器件测检测角度较大，能够全面的检测到前方障碍物信息，避免了安装多个雷达测距器件，降低了成本。如图1所示，本发明实施例提供的障碍物检测装置，包括雷达测距器件110、图像采集器件120及信息融合器件130；雷达测距器件110及图像采集器件120均与信息融合器件130连接；雷达测距器件110测量前方障碍物的距离信息，并传输该距离信息给信息融合器件130，图像采集器件120采集前方图像，并传输该图像给信息融合器件130，信息融合器件130对上述图像及距离信息进行融合处理，确定出障碍物信息，并输出该障碍物信息。上述前方障碍物的距离信息指的是前方障碍物距离障碍物检测装置的距离，上述雷达测距器件110可以是激光雷达测距器件，可以是微波雷达测距器件，还可以是超声波雷达测距器件等等，本发明实施例并不限定上述雷达测距器件110的具体种类，其中，激光雷达测距器件向外发射激光，微波雷达测距器件向外发射微波，超声波雷达测距器件向外发射超声波，下面将以雷达测距器件110为激光雷达测距器件，即向外发射激光为例，介绍雷达测距器件110测量前方障碍物的距离信息的具体过程，雷达测距器件110会实时或定期向前方发射激光，并且在发射激光的时刻开始计时，激光在空气中传播，当激光遇到障碍物之后会立即返回来，雷达测距器件110的接收器接收到反射信号就立即停止计时，而激光在空气中的传播速度为3×108m/s，根据计时器记录的时间，通过下述公式可以计算出激光发射点到前方障碍物之间的距离，其中，激光发射点就是雷达测距器件110所在的位置，即障碍物检测装置所在的位置。S＝(3×108)t/2其中，在上述公式中，S是激光发射点距离障碍物的距离，即雷达测距器件110距离障碍物的距离，t是计时器记录的从激光发出到接收到反射信号的时间。如果前方不存在障碍物或者雷达测距器件110没有检测到前方障碍物信息，雷达测距器件110就不会接收到反射信号，即雷达测距器件110没有测量到前方障碍物的距离信息。当雷达测距器件110检测到前方障碍物的距离信息时，雷达测距器件110将测量到的前方障碍物与雷达测距器件110之间的距离信息发送给信息融合器件130。上述雷达测距器件110除了检测障碍物的距离信息外，还可以检测障碍物检测装置距离障碍物的距离变化率、障碍物与障碍物检测装置之间的方位关系等信息。上述图像采集器件120会连续拍摄前方道路上的图像，获取动态连续的图像信息，并将获取的图像信息转化成YUV(LumaandChroma，亮度和色差信号)格式的图像，并将转化成YUV格式的图像传输给信息融合器件130，或者上述图像采集器件120还可以将获取的图像转换成其它格式的图像，本发明实施例并不限定上述转换成的图像的具体格式。当信息融合器件130接收到图像采集器件120传输的图像及雷达测距器件110传输的障碍物的距离信息后，对图像及距离信息进行融合处理，确定出障碍物信息，并输出该障碍物信息。其中，上述障碍物信息包括障碍物是什么以及障碍物距离障碍物检测装置的距离。信息融合器件130对接收到的图像及距离信息进行融合处理，具体包括：当信息融合器件130接收到图像采集器件120传输的图像后，从图像中提取出障碍物信息，如果图像中不存在障碍物信息，且信息融合器件130也没有接收到雷达测距器件110传输的障碍物的距离信息，则判断为前方不存在障碍物，如果图像中不存在障碍物信息，但接收到雷达测距器件110传输的障碍物的距离信息，则将雷达测距器件110传输的距离信息确定为障碍物信息；如果信息融合器件130从接收到的图像采集器件120传输的图像中提取出障碍物信息，且没有接收到雷达测距器件110传输的障碍物的距离信息，则将提取出的障碍物信息确定为前方障碍物信息，如果接收到雷达测距器件110传输的障碍物信息，则根据提取出的障碍物信息及接收到的距离信息，共同确定出前方障碍物信息。由于雷达测距器件110的检测角度太小，所以在某些情况下，并不能检测到前方的障碍物信息，因此，一个雷达测距器件110并不能全面的检测到前方的障碍物信息，因此图像采集器件120和雷达测距器件110配合检测前方障碍物的距离信息，图像采集器件120的检测角度较大，雷达测距器件110能够检测到图像采集器件120不能检测到的一些障碍物，比如说白墙，因此本发明实施例能够全面的检测到前方的障碍物信息，避免安装多个雷达测距器件110，降低了成本。本发明实施例提供的障碍物检测装置可应用与机器人、巡检车及无人机等。上述图像采集器件120包括一个或多个摄像头。上述多个可以是两个、三个等数值，即上述图像采集器件120可以是单目摄像头，或者双目摄像头，还可以是多目摄像头。上述雷达测距器件110可以是雷达传感器，且可360°旋转，这样通过旋转雷达传感器可以检测多个方向上的障碍物的距离信息。在本发明实施例中，信息融合器件130接收雷达测距器件110传输的距离信息，及接收图像采集器件120传输的图像信息，并按照预设顺序，根据上述图像及距离信息确定出障碍物信息；上述预设顺序为根据图像确定障碍物信息，当根据图像无法确定出障碍物信息时，根据距离信息确定障碍物信息。在本发明实施例中，当信息融合器件130接收到图像采集器件120传输的图像及雷达测距器件110传输的障碍物的距离信息后，首先对图像进行处理，从图像中提取出障碍物信息，如果从图像中无法提取出障碍物信息，这时，再根据雷达测距器件110传输的距离信息确定出障碍物信息；或者，如果信息融合器件130从接收到的图像采集器件120传输的图像中提取出的障碍物不清晰、比较模糊，即可信度比较差时，需要根据雷达测距器件110传输的距离信息确定出障碍物信息。其中，信息融合器件130根据接收到的图像，确定出障碍物信息，具体通过接收元件131、转换元件132及确定元件133来实现的，因此，信息融合器件130为了能够确定出障碍物信息，具体包括：接收元件131、转换元件132及确定元件133，如图2所示；接收元件131与图像采集器件120及转换元件132连接，接收图像采集器件120传输的图像，并传输该图像给转换元件132；转换元件132与确定元件133连接，接收上述接收元件131传输的图像，获取该图像的三维图像，并传输该三维图像给确定元件133；确定元件133接收上述转换元件132传输的三维图像，对该三维图像进行图像分割，确定出障碍物信息。在本发明实施例中，图像采集器件120会实时或定期采集前方道路的图像信息，并将采集到的图像信息转换成YUV格式，传输YUV格式的图像信息给信息融合器件130，信息融合器件130的接收元件131会接收图像采集器件120传输的图像，并将接收到的图像传输给转换元件132，转换元件132获取接收到的图像的三维图像。其中，转换元件132获取接收到的图像的三维图像的具体过程为：当转换元件132接收到接收元件131传输的图像后，将该图像拉到与图像采集器件120同一位置上，由于在拍摄过程中，采用广角拍摄，因此拍摄出的图像的边缘会失真，因此，要对图像的边缘进行校正，得到校正后的图像，根据校正后的图像及摄影几何学，计算出图像中障碍物距离图像采集器件120的距离，以及障碍物距离地面的高度，即获取出以图像采集器件120作为原点的障碍物的三维坐标，从而得到该图像的三维图像。当转换元件132获取到接收到的图像的三维图像后，将该三维图像传输给确定元件133，确定元件133将该三维图像进行图像分割，并提取出该图像中的前景层，该图像中的前景层即障碍物，将提取出的障碍物与信息库中存储的物体进行比对，从而判断出障碍物是什么，这样，即获取了障碍物距离图像采集器件120的距离，同时，还得知该障碍物是什么，确定出该障碍物信息。由于当根据图像采集器件120传输的图像无法提取出障碍物信息时，仅仅根据雷达测距器件110传输的距离信息，确定出的障碍物信息不是很准确，因此，为了提高根据雷达测距器件110传输的距离信息确定障碍物信息的准确性，本发明实施例提供的障碍物检测装置还包括IMU(InertialMeasurementUnit，惯性测量单元)；IMU与信息融合器件130连接，传输障碍物检测装置的九轴信息给信息融合器件130，该九轴信息包括三轴加速度信息、三轴角速度信息及三轴磁感应信息；当信息融合器件130根据上述图像无法确定出障碍物信息时，根据上述距离信息及九轴信息确定出障碍物信息。上述三轴加速度信息、三轴角速度信息及三轴磁感应信息中的三轴指的是空间的三个坐标轴。在本发明实施例中，上述IMU包括加速度传感器、角速度传感器及磁感应传感器，及速度传感器获取障碍物检测装置的三轴加速度信息，角速度传感器获取障碍物检测装置的三轴角速度信息，而磁感应传感器获取障碍物检测装置的磁感应信息，IMU将获取的障碍物检测装置的九轴信息传输给信息融合器件130，信息融合器件130对接收到的九轴信息进行积分处理，得到障碍物检测装置的方向信息，并结合雷达测距器件110传输的障碍物的距离信息，确定出障碍物的位置，这样获取的障碍物的位置更准确。上述信息融合器件130对接收到的九轴信息进行积分处理，具体过程如下：信息融合器件130对接收到的加速度传感器测量的障碍物检测装置的三轴加速度在预设时间段内进行积分，得到该障碍物检测装置的速度，对得到的障碍物检测装置的速度再次在预设时间段内进行积分，得到该预设时间段内障碍物检测装置移动的距离，同样的，对接收到的角速度传感器测量的障碍物检测装置的三轴角速度在预设时间段内进行积分，得到预设时间段内障碍物检测装置的移动角度，并且根据磁感应传感器测量的地磁信息可以获取障碍物检测装置在预设时间段内的方向变化信息，因此根据上述九轴信息可以精确的确定出障碍物检测装置现在的位置。其中，上述预设时间段可以是2S、5S等等，本发明实施例并不限定上述预设时间段的具体数值。为了使本发明实施例提供的障碍物检测装置应用起来更方便，上述雷达测距器件110、图像采集器件120及信息融合器件130均安装在电路板上，做成障碍物检测卡，当应用在机器人、巡检车及无人机等场合时，可以直接将上述检测卡插入即可。上述电路板可以是PCB(PrintedCircuitBoard，印制电路板)板。为了能够精确地定位出障碍物检测装置的实时位置，本发明实施例提供的障碍物检测装置还包括GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)器件和/或北斗卫星定位器件；GPS器件及北斗卫星定位器件均与信息融合器件130连接，定位出障碍物检测装置当前位置，并传输该当前位置给信息融合器件130。本发明实施例提供的障碍物检测装置可以只包括GPS器件，或者只包括北斗卫星定位器件，还可以同时包括GPS器件及北斗卫星定位器件。GPS器件及北斗卫星定位器件均能定位出障碍物检测装置的当前位置，并将定位出的障碍物检测装置的当前位置传输给信息融合器件130，信息融合器件130根据定位出的当前位置精准的判断出障碍物检测装置的具体位置。本发明实施例提供的障碍物检测装置，包括雷达测距器件、图像采集器件及信息融合器件，雷达测距器件及图像采集器件共同检测前方障碍物信息，图像采集器件的检测角度较大，而雷达测距器件能够检测到图像采集器件无法检测或者检测精度不高的一些障碍物，因此能够全面的检测到前方障碍物信息，并且避免安装多个雷达检测器件，降低了成本。实施例2本发明实施例提供了一种机器人，如图3所示，本发明实施例提供的机器人包括机器人本体310、控制元件320及实施例1提供的障碍物检测装置330；控制元件320分别与障碍物检测装置330及机器人本体310连接，接收障碍物检测装置330传输的障碍物信息，根据该障碍物信息生成机器人行走控制信号，并传输该机器人行走控制信号给机器人本体310；障碍物检测装置330及控制元件320均安装在机器人本体310上。如果需要检测机器人本体310前方的障碍物信息，则需要将上述障碍物检测装置330安装在机器人本体310的正前方，如果需要检测的是机器人本体310两侧的障碍物信息，则需要将障碍物检测装置330安装在机器人本体310的两侧，障碍物检测装置330在机器人本体310上的具体安装位置可以根据实际应用场景进行设置，本发明实施例并不限定上述障碍物检测装置330在机器人本体310上的安装位置。在本发明实施例中，当机器人行走时，障碍物检测装置330会实时检测前方的障碍物信息，并将检测到的障碍物信息传输给控制元件320，控制元件320接收到障碍物检测装置330传输的障碍物信息后，根据障碍物信息调整机器人本体310的运行路线，以控制机器人本体310躲避障碍物，比如说，当障碍物检测装置330检测到前方100米存在障碍物，且该障碍物为石头时，控制元件320会根据该障碍物信息生成一个控制信号，控制机器人本体310在前方100米之前左转或者右转，以躲避前方障碍物。其中，上述障碍物信息包括障碍物距离机器人本体310的距离以及障碍物是什么。其中，上述障碍物检测装置330在检测前方障碍物信息时，障碍物检测装置330中的图像采集器件会不断采集前方道路图像，雷达测距器件会不断测量前方障碍物的距离信息，信息融合器件根据采集的图像及障碍物的距离信息确定出障碍物信息。本发明实施例提供的机器人，包括机器人本体、控制元件及障碍物检测装置，其中，障碍物检测装置包括图像采集器件及雷达测距器件，图像采集器件及雷达测距器件共同检测前方障碍物信息，图像采集器件的检测角度较大，而雷达测距器件能够检测到图像采集器件无法检测或者检测精度不高的一些障碍物，因此能够全面的检测到前方障碍物信息，并且避免安装多个雷达检测器件，降低了成本。实施例3本发明实施例提供了一种避障系统，如图4所示，该系统包括远程上位机410及实施例2提供的机器人420；远程上位机410与机器人420无线连接，接收机器人420传输的障碍物信息，根据该障碍物信息生成机器人行走控制信号，并传输机器人行走控制信号给机器人420。上述远程上位机410可以是手机、PAD(portableandroiddevice)、计算机等。上述远程上位机410与机器人420无线连接，该无线连接可以是无线网络连接，比如WI-FI(Wireless-Fidelity，无线保真)网络连接、3G(3rd-Generation，第三代移动通信技术)网络连接等。上述只是举例列举了几种网络连接，并没有限定网络连接的具体种类。上述远程上位机410可以和一个机器人420连接，也可以和多个机器人420连接，上述图4只是画出了远程上位机410和一个机器人420连接的情况，并没有限定与远程上位机410连接的机器人420的具体个数，与远程上位机410连接的机器人420的具体个数可以为任意数值。在本发明实施例中，机器人420上设置有障碍物检测装置，障碍物检测装置会实时检测机器人420前方的障碍物信息，并将检测到的前方障碍物的距离信息传输给远程上位机410，远程上位机410根据接收到的障碍物信息生成机器人行走控制信号，并传输该机器人行走控制信号给对应的机器人420，以控制机器人420躲避障碍物。其中，远程上位机410内可以存储有机器人420的运行线路图，当远程上位机410接收到机器人420传输的障碍物信息后，根据障碍物信息及机器人的运行线路图自动调整机器人420的运行路线，传输机器人行走控制信号给对应的机器人420，以控制机器人420对比障碍物。远程上位机410可以存储有机器人列表，机器人列表内包含有每个机器人机器对应的运行线路图及机器人编号，当远程上位机410接收到机器人420传输的该机器人420运行路线上的障碍物信息后，根据该机器人420的编号调取出该机器人420对应的运行线路图，根据该运行线路图及对应的障碍物信息生成机器人行走控制信号。管理人员还可以通过远程上位机410控制机器人420躲避障碍，当远程上位机410接收到机器人420传输的障碍物信息后，管理人员根据机器人420的运行线路图及障碍物信息传输控制信号给对应的机器人420，以控制机器人420躲避障碍物。本发明实施例提供的避障系统，包括远程上位机及机器人，机器人上设置有障碍物检测装置，障碍物检测装置中的图像采集器件及雷达测距器件共同检测前方障碍物信息，图像采集器件的检测角度较大，而雷达测距器件能够检测到图像采集器件无法检测或者检测精度不高的一些障碍物，因此能够全面的检测到前方障碍物信息，并且避免安装多个雷达检测器件，降低了成本，并且通过远程上位机远程控制机器人躲避前方障碍物，不需要现场控制机器人，操作方便。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本
技术领域：
：的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3