激光避障方法及装置与流程

文档序号：18454566发布日期：2019-08-17 01:30阅读：702来源：国知局

本申请涉及机器人避障技术领域，具体而言，涉及一种激光避障方法及装置。

背景技术：

移动机器人运行环境复杂多样，存在沟、坎、楼梯等不可逾越的障碍，由于激光传感器良好的精度、量程，现有技术中较多采用激光传感器进行障碍检测。针对激光检测出的障碍物，常用的避障策略是根据测量值在代价地图中的对应位置保留障碍物，根据固定的超时时间或者等待下一次扫描到此区域时再做更新。此测量最大的问题是在有人参与的动态场景中，由于障碍物的残留效应，导致机器人行走效率低下，只适合在没有动态物体的仓储环境下使用。

针对相关技术中存在的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种激光避障方法及装置，以解决相关技术中存在的至少一个技术问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种激光避障方法。

根据本申请的激光避障方法包括：

确定最近的障碍物的障碍物信息；

根据所述障碍物信息确定所述最近的障碍物的保留时间；

根据所述最近的障碍物的障碍物信息以及保留时间进行路径规划。

进一步的，如前述的激光避障方法，所述确定最近的障碍物的障碍物信息，包括：

确定通过垂直激光进行扫描的激光数据；

将每一帧所述激光数据转化为点云；其中，所述点云中包括一个或多个激光点；

根据所述点云提取出第一障碍物信息；

根据所述第一障碍物信息确定与所述激光最近的激光点，并根据所述最近的激光点得到所述最近的障碍物及其障碍物信息。

进一步的，如前述的激光避障方法，所述根据所述障碍物信息确定所述最近的障碍物的保留时间，包括：

根据所述最近的障碍物信息确定所述障碍物的距离d；

通过下式得到所述最近的障碍物的保留时间t：

c+exp(d*k)；

其中，c为一时间基数，k为一系数。

进一步的，如前述的激光避障方法，在根据所述障碍物的障碍物信息以及保留时间进行路径规划之前，还包括：

获取通过水平激光检测到的第二障碍物信息；

分别在所述第一障碍物信息以及第二障碍物信息中匹配得到代表同一障碍物的第一障碍物和第二障碍物；其中，所述第一障碍物和第二障碍物之间的距离小于预设的距离阈值的障碍物；

将所述第一障碍物标记为移动障碍物，并在所述第二障碍物消失时删除所述第一障碍物。

进一步的，如前述的激光避障方法，在根据所述点云提取出第一障碍物信息之后，还包括：

根据所述第一障碍物信息得到高度小于0的第三障碍物；

将所述第三障碍物作为跌落区永久保存。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种激光避障装置。

根据本申请的激光避障装置包括：

最近障碍物确定单元，用于确定最近的障碍物的障碍物信息；

保留时间计算单元，用于根据所述障碍物信息确定所述最近的障碍物的保留时间；

路径规划单元，用于根据所述最近的障碍物的障碍物信息以及保留时间进行路径规划。

进一步的，如前述的激光避障装置，还包括：垂直激光单元；所述垂直激光单元包括：

激光数据确定模块，用于确定通过垂直激光进行扫描的激光数据；

转换模块，用于将每一帧所述激光数据转化为点云；其中，所述点云中包括一个或多个激光点；

第一障碍物模块，用于根据所述点云提取出第一障碍物信息；

最近障碍物确定单元，具体用于根据所述第一障碍物信息确定与所述激光最近的激光点，并根据所述最近的激光点得到所述最近的障碍物及其障碍物信息。

进一步的，如前述的激光避障装置，所述保留时间计算单元包括：

距离确定模块，用于根据所述最近的障碍物信息确定所述障碍物的距离d；

保留时间计算模块，用于通过下式得到所述最近的障碍物的保留时间t：

c+exp(d*k)；

其中，c为一时间基数，k为一系数。

进一步的，如前述的激光避障装置，还包括：融合单元；所述融合单元包括：

第二障碍物模块，用于获取通过水平激光检测到的第二障碍物信息；

匹配模块，用于分别在所述第一障碍物信息以及第二障碍物信息中匹配得到代表同一障碍物的第一障碍物和第二障碍物；其中，所述第一障碍物和第二障碍物之间的距离小于预设的距离阈值的障碍物；

标记模块，用于将所述第一障碍物标记为移动障碍物，并在所述第二障碍物消失时删除所述第一障碍物。

进一步的，如前述的激光避障装置，还包括：跌落区单元；所述跌落区单元包括：

高度判断模块，用于根据所述第一障碍物信息得到高度小于0的第三障碍物；

跌落区模块，用于将所述第三障碍物作为跌落区永久保存。

在本申请实施例中，采用一种激光避障方法及装置的方式，其中方法包括：确定最近的障碍物的障碍物信息；根据所述障碍物信息确定所述最近的障碍物的保留时间；根据所述最近的障碍物的障碍物信息以及保留时间进行路径规划。达到了通过动态设置障碍物保留时间能够减少机器人行走中的震荡的目的，从而实现了能够使机器人在障碍物环境中能够保证运动平滑，有效避免会来回规划路径，降低行走震荡率的技术效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的激光避障方法的流程示意图；以及

图2是根据本申请一种实施例的激光避障装置的功能模块结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

根据本申请的一个实施例，提供了一种激光避障方法。如图1所示，该方法包括如下的步骤s1至步骤s3：

s1.确定最近的障碍物的障碍物信息；

具体的，由于一般的本申请应用于机器人领域，因此所述最近的障碍物为与机器人距离最近的障碍物，且进一步的，具体以机器人上的哪一点用于计算与障碍物之间的距离，可以根据实际情况进行选定，一般的可以根据机器人底盘中心、障碍物检测装置所在位置等信息作为距离计算点；

s2.根据所述障碍物信息确定所述最近的障碍物的保留时间；

也就是说，不同的障碍物信息，所对应的保留时间各不相同；

s3.根据所述最近的障碍物的障碍物信息以及保留时间进行路径规划；

通过设置所述保留时间，并根据该信息进行路径规划，可以让机器人在该保留时间内始终将所述障碍物作为避障的依据，而不会在未检测到所述最近的障碍物时就重新进行路径规划，进而可以有效避免机器人行走中因为障碍物检测而导致震荡的问题。

在一些实施例中，如前述的激光避障方法，所述确定最近的障碍物的障碍物信息，包括：

确定通过垂直激光进行扫描的激光数据；优选的，所述垂直激光安装于机器人的侧面，且所述激光的测量角度范围大于200度；

将每一帧所述激光数据转化为点云；其中，所述点云中包括一个或多个激光点；

根据所述点云提取出第一障碍物信息；

具体的，可以先确定地面信息，然后在点云中滤除所述地面信息所包含的激光点，即可最终得到所述第一障碍物信息(只剩下用于表征障碍物的激光点)；

根据所述第一障碍物信息确定与所述激光最近的激光点，并根据所述最近的激光点得到所述最近的障碍物及其障碍物信息；

具体的，只需得到每个所述激光点的距离，即可得到所述最近的激光点，并且由于在上一步骤中经过滤除，只剩下所述用于表征障碍物的激光点；因此最近的激光点即为最近的障碍物的距离，因此优先对该障碍物进行避障。

在一些实施例中，如前述的激光避障方法，所述根据所述障碍物信息确定所述最近的障碍物的保留时间，包括：

根据所述最近的障碍物信息确定所述障碍物的距离d；

通过下式得到所述最近的障碍物的保留时间t：

c+exp(d*k)；

其中，c为一时间基数，k为一系数。具体的，所述时间基数c以及系数k均可通过多次实验得出。且通过该方法得到的保留时间可以有效防止出现路径规划中出现震荡，同时也不会因为障碍物保留时间过长导致对处理系统的内存占用过多，影响处理效率。

在一些实施例中，如前述的激光避障方法，在根据所述障碍物的障碍物信息以及保留时间进行路径规划之前，还包括：

获取通过水平激光检测到的第二障碍物信息；

将所述第一障碍物标记为移动障碍物，并在所述第二障碍物消失时删除所述第一障碍物；

具体的，也就是说将垂直激光读数与水平激光的读数进行融合，举例的，假设水平激光检测到的障碍为a，垂直激光检测到的障碍物为b，则在a周围的距离阈值(如20cm)内出现的b，认定为b与a属于同一个障碍物，将b标记为移动障碍物，当a消失的同时删除b；通过与水平安装的激光数据融合，能够消除人类和其他移动物体给机器人运动造成的影响。

在一些实施例中，如前述的激光避障方法，在根据所述点云提取出第一障碍物信息之后，还包括：

根据所述第一障碍物信息得到高度小于0的第三障碍物；

将所述第三障碍物作为跌落区永久保存。

具体的，由于一般情况下，高于地面的障碍物具有可移动性，而跌落区(诸如台阶、洞)则一般情况下不易于发生改变，因此将高度小于0的第三障碍物作为跌落区进行永久保存可以在运行到该区域时，按照上一次规划的路线进行运行即可，不需每次重新进行路径规划，可以有效降低处理单元的运算压力。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述激光避障方法的激光避障装置，如图2所示，该装置包括：

最近障碍物确定单元1，用于确定最近的障碍物的障碍物信息；

保留时间计算单元2，用于根据所述障碍物信息确定所述最近的障碍物的保留时间；

路径规划单元3，用于根据所述最近的障碍物的障碍物信息以及保留时间进行路径规划。