一种自适应避障方法、机器人和计算机可读存储介质与流程

本发明涉及机器人避障领域，特别是涉及一种机器人自适应避障方法、机器人和计算机可读存储介质。

背景技术：

机器人在自动运行中，为了避免与行人或障碍物发生碰撞，造成人身伤害及财产损失，需要在机器人上安装安全避障雷达。大部分安全避障雷达都配备配置软件，用户可以根据实际需要配置好固定的机器人减速区、急停区。在实际运行时，当检测到减速区中存在障碍物，机器人开始减速运行，当检测到急停区中存在障碍物，机器人紧急停止，从而避免碰撞的发生。

然而，在不同的速度下，机器人的制动距离是不同的，安全避障雷达设置固定大小的减速区、急停区显然不是最优的，甚至有可能因为减速区、急停区设置得不合理而无法获得有效的避障效果，例如减速区设置过小，在速度很大时，无法及时减速，导致无法及时停车，造成设备及人身伤害。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种避障策略更加优化，避障效果更加优越的自适应避障方法及机器人。为实现该目标，本发明的技术方案如下：

一种机器人自适应避障方法，应用于机器人，所述方法是根据机器人的行走速度，自动调节机器人遇到障碍后的减速区、急停区的大小。

优选的，所述方法具体是：在机器人前进方向动态划分出减速区和急停区：

根据移动机器人初始运行速度vt，减速的目标速度v0以及减速度a1计算出减速区的长度s1，根据移动机器人初始运行速度vt，减速的目标速度v0以及减速度a2计算出急停区的长度s2，将移动机器人减速区长度和急停区长度设置为s1和s2。

优选的，所述减速区的长度s1和急停区的长度s2的计算方法为：

根据匀减速速度公式，得出

vt＝v0+a1×t(1)；

其中，vt为机器人在减速区的速度；

将(1)式两边同时取平方可得：

将(2)式变形可得：

根据匀减速位移公式，得出：

将(4)式代入(3)式，得出：

由于在急停区域机器人从当前的移动速度v0减至0，所以急停区的长度s2为：

优选的，所述减速区域为长度为s1，宽度为d的长方形区域；所述急停区域为长度为s2，宽度为d的长方形区域；其中d的宽度大于机器人的宽度。

优选的，所述急停区域为半径s2的扇形区域；所述减速区域为半径为s1的扇形区域。

优选的，所述方法包括如下步骤：

步骤1：已知移动机器人初始运行速度vt，减速的目标速度v0以及减速度a1、a2，根据公式计算出减速距离s1和急停距离s2：

步骤2：将移动机器人减速区和急停区长度设置为上述计算出的s1、s2，

步骤3：移动机器人以初始运行速度vt运行；

步骤4：移动机器人是否在减速区检测到障碍物，若是，则执行步骤5，若否则执行步骤3；

步骤5：移动机器人开始以a1减速度缓慢减速运行；

步骤6：判断障碍物是否从减速区消失，若是，则执行步骤3；若否，则执行步骤7；

步骤7:移动机器人在急停区是否检测到障碍物，若是，则执行步骤8，若否，则执行步骤5；

步骤8：开始以a2减速度紧急减速至停下。

本发明还提供一种机器人，所述机器人采用以上所述的机器人自适应避障方法进行避障。

优选的，所述机器人安装有激光雷达。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现以上所述的机器人自适应避障方法。

相对于现有技术，本发明的有益技术效果在于，本发明提供了一种自适应避障方法及机器人和可存储介质，该方法及其机器人能够根据机器人的移动速度，自动调节机器人减速区、急停区的大小，即动态调整安全避障距离的大小，进行自适应避障，避障策略更加优化，避障效果更加可靠。

附图说明

图1是本发明的减速区和急停区划分示意图。

图2是本发明的机器人避障流程图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的一种自适应避障方法，根据机器人的移动速度，自动调节机器人减速区、急停区的大小，即动态调整安全避障距离的大小，进行自适应避障，从而实现避障效果最优化。

作为优选实施例，减速区和急停区均为长方形，如图1所示，所述减速区域为长度为s1，宽度为d的长方形区域；所述急停区域为长度为s2，宽度为d的长方形区域；其中d的宽度大于机器人的宽度。其中，减速区和急停区的宽度应大于机器人宽度，长度则根据机器人当前的移动速度等因子动态确定。

作为优选实施例，在机器人前进方向动态划分出减速区和急停区具体包括：

根据移动机器人初始运行速度vt，减速的目标速度v0以及减速度a1、减速度a2计算出减速区的长度s1和急停区的长度s2，将长度为s2的区域划分为急停区，将长度为s1的区域划分为减速区。

作为优选实施例，所述减速区的长度s1和急停区的长度s2计算方法为：

根据匀减速速度公式，得出

vt＝v0+a1×t(1)，

其中，vt为机器人在减速区的速度；

将(1)式两边同时取平方可得：

将(2)式变形可得：

根据匀减速位移公式，得出：

将(4)式代入(3)式，得出：

同理，由于在急停区域机器人从当前的移动速度v0减至0，所以急停区的长度s2为：

根据上述方法分别计算出减速距离和急停距离后，将机器人减速区长度和急停区长度设置为s1和s2，机器人在行进过程中即以该大小的检测区域作为避障区域。

当机器人在行进过程中，如图2所示，执行如下步骤：

步骤1：已知移动机器人初始运行速度vt，减速的目标速度v0以及减速度a1、减速度a2，根据公式计算出减速距离s1和急停距离s2：

步骤2：将移动机器人减速区和急停区长度设置为上述计算出的s1、s2，

步骤3：移动机器人以初始运行速度vt运行；

步骤4：移动机器人是否在减速区检测到障碍物，若是，则执行步骤5，若否则执行步骤3；

步骤5：移动机器人开始以a1减速度缓慢减速运行；

步骤6：判断障碍物是否从减速区消失，若是，则执行步骤3；若否，则执行步骤7；

步骤7:移动机器人在急停区是否检测到障碍物，若是，则执行步骤8，若否，则执行步骤5；

步骤8：开始以a2减速度紧急减速至停下，从而避免碰撞的发生。

作为优选实施例，所述急停区域为半径s2的扇形区域；所述减速区域为半径为s1的扇形区域且除去急停区的区域。

实施例二

一种机器人，所述机器人采用实施例一所述的机器人自适应避障方法进行自适应避障。

作为优选实施例，所述机器人安装有激光雷达。

实施例三

一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现实施例一所述的机器人自适应避障方法。

以上所述实施例仅用于理解本发明的技术方案，不能理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出的改变都属于本发明的保护范围。