机器人行走路线自动避障方法、系统及机器人与流程

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种机器人行走路线自动避障方法、系统及机器人。

背景技术：

随着科学的发展，机器人逐渐进入到日常生活中为人们提供各种服务，在应用于服务诸如餐饮行业、快递行业和运输行业中，往往需要为机器人规划特定的路线。

现有机器人避障检测方法主要靠在其前方设置红外线或超声波方式来避障，复杂场景避障的智能机器人的避障方法较为复杂，遇到每个障碍物时检测和规划路线的停顿时间较长，容易导致机器人不能按照固定的路线进行行走，影响机器人的避障效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机器人行走路线自动避障方法、系统及机器人，以提升机器人的避障效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种机器人行走路线自动避障方法，该方法应用于机器人自动避障系统；机器人自动避障系统包括采集模块、控制模块、驱动模块和转向模块；方法包括：采集模块实时获取机器人在预设行走路线上的当前行走位置所对应的路面信息，并将路面信息发送至控制模块；预设行走路线上设置有正常路线和障碍物；控制模块根据路面信息对驱动模块或/和转向模块进行控制，以调节机器人在正常路线上行走。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，采集模块包括第一传感器和第二传感器；第一传感器和第二传感器对称的设置于机器人上；采集模块实时获取机器人在预设行走路线上的当前行走位置所对应的路面信息，并将路面信息发送至控制模块的步骤，包括：采集模块通过第一传感器实时监测预设行走路线上的第一预设区域，得到第一传感器对应的数据，并同时通过第二传感器实时监测预设行走路线上的第二预设区域，得到第二传感器对应的数据；采集模块将第一传感器对应的数据和第二传感器对应的数据作为路面信息发送至控制模块。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，控制模块包括比较器和处理器；控制模块根据路面信息对驱动模块或/和转向模块进行控制的步骤，包括：控制模块通过比较器对接收到的第一传感器对应的数据和第二传感器对应的数据进行转换得到控制信号，并将控制信号发送至处理器；控制模块通过处理器根据控制信号对驱动模块或/和转向模块进行控制。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，正常路线为黑色路面；障碍物为白色路面；障碍物设置于正常路线的两侧；第一传感器对应的数据的取值范围和第二传感器对应的数据的取值范围均为0或者1；其中，0表示第一传感器或者第二传感器检测到黑色路面；1表示第一传感器或者第二传感器检测到白色路面。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，控制模块通过比较器对接收到的第一传感器对应的数据和第二传感器对应的数据进行转换得到控制信号的步骤，包括：通过比较器求取第一传感器对应的数据和第二传感器对应的数据的代数和，并将代数和确定为控制信号；其中，控制信号的取值范围为0、1或者2。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，其中，驱动模块和转向模块设置于机器人内；控制模块通过处理器根据控制信号对驱动模块或/和转向模块进行控制的步骤，包括：当控制信号为0时，控制模块通过处理器控制驱动模块保持预设正常行走状态；

当控制信号为1时，控制模块通过处理器控制驱动模块在预设第一时间段内保持预设减速慢行状态，并控制转向模块按照第一传感器和第二传感器中数据取值均为0对应的方向进行转动，直至控制信号转变为0时，控制转向模块停止转动，并控制驱动模块进入预设正常行走状态；

当控制信号为2时，控制模块通过处理器控制驱动模块在预设第二时间段内保持预设紧急制动状态，并控制转向模块按照预设单方向进行转动，直至控制信号转变为1时，重新执行上述步骤：通过处理器控制驱动模块在预设第一时间段内保持预设减速慢行状态，并控制转向模块按照第一传感器和第二传感器中数据取值为0对应的方向进行转动，直至控制信号转变为0时，控制转向模块停止转动，并控制驱动模块进入预设正常行走状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，传感器为biss0001型号红外线传感器；处理器为mps430型号单片机。

第二方面，本发明实施例提供了一种机器人行走路线自动避障系统，该系统包括：采集模块、控制模块、驱动模块和转向模块；采集模块实时获取机器人在预设行走路线上的当前行走位置所对应的路面信息，并将路面信息发送至控制模块；预设行走路线上设置有正常路线和障碍物；控制模块根据路面信息对驱动模块或/和转向模块进行控制，以调节机器人在正常路线上行走。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，采集模块包括第一传感器和第二传感器；第一传感器和第二传感器对称的设置于机器人上。

第三方面，本发明实施例提供了一种机器人，该机器人包括：机器人本体及如第二方面或第二方面的第一种可能的实施方式的机器人自动避障系统；机器人自动避障系统设置于机器人本体上。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种机器人行走路线自动避障方法、系统及机器人，该方法应用于机器人自动避障系统；机器人自动避障系统包括采集模块、控制模块、驱动模块和转向模块；方法包括：采集模块实时获取机器人在预设行走路线上的当前行走位置所对应的路面信息，并将路面信息发送至控制模块；预设行走路线上设置有正常路线和障碍物；控制模块根据路面信息对驱动模块或/和转向模块进行控制，以调节机器人在正常路线上行走。本发明实施例提供的上述方式基于机器人行走路线自动避障系统中各模块之间的相互通信，在通过采集模块获取到路面信息后，由控制模块对路面信息进行分析处理能够快速的将机器人调整至正常路线上行走，相较于现有技术能够有效减少对于每个障碍物时检测和规划路线的停顿时间，提升机器人的避障效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种机器人行走路线自动避障方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种避障算法的流程图；

图3为一种机器人行走路线自动避障系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种机器人的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

随着科学的发展，机器人逐渐进入到日常生活中为人们提供各种服务，服务型机器人往往要求要与人互动能力，比如接受语音命令和具备信息输出能力等，服务型机器人在日常生活场景中存在很多的障碍物，这些障碍物往往布局复杂、无序，在用于服务，餐饮行业、快递行业和运输的行业是，往往需要机器人规划特定的路线，现有机器人避障检测方法主要靠前方设置红外线或超声波方式来避障，复杂场景避障的智能机器人的避障方法较为复杂，并且规划的路线也较多样，不能考虑到不同规划路线的行驶结构，并且遇到每个障碍物时检测和规划路线的停顿时间也较长，容易导致不能按照固定的路线进行行走，影响机器人避障的效率。

基于此，本发明实施例提供的一种机器人行走路线自动避障方法、系统及机器人，可以解决了机器人遇到每个障碍物时检测和规划路线的停顿时间长，而且容易在多个障碍物之间的死循环路线的问题，提升机器人避障的效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种机器人行走路线自动避障方法进行详细介绍，该方法应用于机器人自动避障系统；机器人自动避障系统包括采集模块、控制模块、驱动模块和转向模块。具体的，参见图1所示的一种机器人行走路线自动避障方法的流程图，该方法包括：

步骤s102，采集模块实时获取机器人在预设行走路线上的当前行走位置所对应的路面信息，并将路面信息发送至控制模块；预设行走路线上设置有正常路线和障碍物。

步骤s104，控制模块根据路面信息对驱动模块或/和转向模块进行控制，以调节机器人在正常路线上行走。

本发明实施例提供了一种机器人行走路线自动避障方法，该方法包括：采集模块实时获取机器人在预设行走路线上的当前行走位置所对应的路面信息，并将路面信息发送至控制模块；预设行走路线上设置有正常路线和障碍物；控制模块根据路面信息对驱动模块或/和转向模块进行控制，以调节机器人在正常路线上行走。本发明实施例提供的上述方式基于机器人行走路线自动避障系统中各模块之间的相互通信，在通过采集模块获取到路面信息后，由控制模块对路面信息进行分析处理能够快速的将机器人调整至正常路线上行走，相较于现有技术能够有效减少对于每个障碍物时检测和规划路线的停顿时间，提升机器人的避障效率。

进一步，为便于实施，在一种可选的实施方式中，采集模块包括第一传感器和第二传感器；第一传感器和第二传感器对称的设置于机器人上；上述步骤s102，也即采集模块实时获取机器人在预设行走路线上的当前行走位置所对应的路面信息，并将路面信息发送至控制模块可参照以下方式实施：

(1)采集模块通过第一传感器实时监测预设行走路线上的第一预设区域，得到第一传感器对应的数据，并同时通过第二传感器实时监测预设行走路线上的第二预设区域，得到第二传感器对应的数据。

其中，第一预设区域和第二预设区域相对称，具体的区域范围可根据实际情况设置，在此不进行赘述。

(2)采集模块将第一传感器对应的数据和第二传感器对应的数据作为路面信息发送至控制模块。

上述控制模块包括比较器和处理器；上述步骤s104中的控制模块根据路面信息对驱动模块或/和转向模块进行控制的步骤，包括：

步骤(1)，控制模块通过比较器对接收到的第一传感器对应的数据和第二传感器对应的数据进行转换得到控制信号，并将控制信号发送至处理器；

步骤(2)，控制模块通过处理器根据控制信号对驱动模块或/和转向模块进行控制。

具体实施时，上述正常路线为黑色路面；障碍物为白色路面；障碍物设置于正常路线的两侧；基于此，上述第一传感器可设置于机器人的前方，用于监测机器人前方区域，第二传感器可对称的设置于机器人的后方，用于监测机器人后方区域。

第一传感器对应的数据的取值范围和第二传感器对应的数据的取值范围均为0或者1。

其中，0表示第一传感器或者第二传感器检测到黑色路面，也即第一传感器或者第二传感器所对应监测的区域(第一预设区域、第二预设区域)内不存在障碍物；1表示第一传感器或者第二传感器检测到白色路面，也即第一传感器或者第二传感器所对应监测的区域(第一预设区域、第二预设区域)存在障碍物。

基于此，上述步骤(1)的一种具体实施方式为：通过比较器求取第一传感器对应的数据和第二传感器对应的数据的代数和，并将代数和确定为控制信号；其中，控制信号的取值范围为0、1或者2。

进一步，按照控制信号的取值划分，上述步骤(2)也即控制模块通过处理器根据控制信号对驱动模块或/和转向模块进行控制的一种实施方式，具体如下：

当控制信号为0时，控制模块通过处理器控制驱动模块保持预设正常行走状态。

当控制信号为1时，控制模块通过处理器控制驱动模块在预设第一时间段内保持预设减速慢行状态，并控制转向模块按照第一传感器和第二传感器中数据取值均为0对应的方向进行转动，直至控制信号转变为0时，控制转向模块停止转动，并控制驱动模块进入预设正常行走状态。

当控制信号为2时，控制模块通过处理器控制驱动模块在预设第二时间段内保持预设紧急制动状态，并控制转向模块按照预设单方向进行转动，直至控制信号转变为1时，重新执行上述步骤：通过处理器控制驱动模块在预设第一时间段内保持预设减速慢行状态，并控制转向模块按照第一传感器和第二传感器中数据取值为0对应的方向进行转动，直至控制信号转变为0时，控制转向模块停止转动，并控制驱动模块进入预设正常行走状态。

其中，上述驱动模块和转向模块设置于机器人内；预设正常行走状态为正常启动按一个方向并匀速行走，此时转向模块不改变行走方向；预设减速慢行状态为减速至某一速度缓慢行走；预设紧急制动状态为立即停止行走。具体的，上述匀速速度，减速后速度、行走方向等可按照实际应用进行设置，上述预设第一时间段和预设第二时间段均可根据实际应用设置，在此不进行设置。预设单方向可以为左向或者右向，也即诸如在控制信号为2时，可控制转向模块一直向左转，直至控制信号转变为1。

此外，实际应用时，也可以采用在控制模块中预先加载避障算法的方式，基于预设阈值对接收到的控制信号的取值进行逻辑判断，根据判断的结果执行控制驱动模块和转向模块相对应的后续步骤，为便于理解，本发明实施例提供了一种避障算法的流程图，如图2所示该算法包括如下步骤：

步骤(1)，控制机器人正常行驶，接收采集模块中的两个传感器(前述第一传感器和第二传感器)发送来的实时获取路障信息(也即前述路面信息)。

步骤(2)，判断两个传感器的数据之和(也即前述控制信号)是否为0；如果是(图2中用“y”表示是)，执行步骤(1)；如果否(图2中用“n”表示是)，执行步骤(3)。

步骤(3)，判断两个传感器的数据之和是否为1；如果是，执行步骤(4)；如果否，执行步骤(5)。

步骤(4)，在t1时间内减速行驶(也即，前述控制驱动模块在预设第一时间段内保持预设减速慢行状态)，并向传输数据为0的传感器对应的方向转向调控。

步骤(5)，在t2时间内紧急制动(也即，前述控制驱动模块在预设第二时间段内保持预设紧急制动状态)，并向左方转向调控。

具体的，在一种可选的实施方式中，上述传感器可以为biss0001型号红外线传感器；处理器可以为mps430型号单片机。红外线经白色路面时会被反射回来，而红外线经黑色路面时会被吸收掉，用黑色路面表示正常路线，标记传感器对应的数据取值为0，白色路面为遇到障碍物的临时路线，也即前述障碍物，标记传感器对应的数据取值为1。

综上所述，本发明实施例提供的上述机器人行走路线自动避障方法通过预设行走路线，在行走路线上设置黑色路面，且在黑色路面的两侧设置白色路面，可以避免了机器人行走路线中过多的复杂障碍物，也避免了由此而要计算的复杂避障方法，并且通过与预定路线相对应且简单的避障算法，使得减少了机器人遇到每个障碍物时检测和规划路线的停顿时间，解决了多个障碍物之间的死循环路线的问题，从而有效的提升了机器人的避障效率。

对应上述方法，本发明实施例提供了一种机器人行走路线自动避障系统，参见图3所示的一种机器人行走路线自动避障系统的结构示意图，系统包括：采集模块302、控制模块304、驱动模块306和转向模块308；

采集模块302实时获取机器人在预设行走路线上的当前行走位置所对应的路面信息，并将路面信息发送至控制模块304；预设行走路线上设置有正常路线和障碍物；

控制模块304根据路面信息对驱动模块306或/和转向模块308进行控制，以调节机器人在正常路线上行走。

本发明实施例提供了一种机器人行走路线自动避障系统，采集模块实时获取机器人在预设行走路线上的当前行走位置所对应的路面信息，并将路面信息发送至控制模块；预设行走路线上设置有正常路线和障碍物；控制模块根据路面信息对驱动模块或/和转向模块进行控制，以调节机器人在正常路线上行走。本发明实施例基于机器人行走路线自动避障系统中各模块之间的相互通信，在通过采集模块获取到路面信息后，由控制模块对路面信息进行分析处理能够快速的将机器人调整至正常路线上行走，相较于现有技术能够有效减少对于每个障碍物时检测和规划路线的停顿时间，提升机器人的避障效率。

具体的，上述采集模块包括第一传感器和第二传感器；第一传感器和第二传感器对称的设置于机器人上。

对应上述系统，本发明实施例还提供了一种机器人，参见图4所示的一种机器人的结构示意图，该机器人400包括：机器人本体402及如上述机器人自动避障系统404；机器人自动避障系统404设置于机器人本体402上。

应当理解，图4仅仅是机器人的一种结构示意图，而不是机器人的唯一结构，在实际使用时，除图4所示的结构外，还可以包括其他功能结构，具体以实际使用情况为准，本发明实施例对此不进行限制。

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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，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所述以权利要求的保护范围为准。