运动避障装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人运动控制领域，尤其涉及一种运动避障装置及控制方法，包括：在运动避障装置移动时，采集所述运动避障装置周围的环境信息；将所述环境信息与预存的环境地图相匹配，确定所述环境中的障碍物；确定所述障碍物的位置、移动速度及方向；根据所述障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向计算所述障碍物是否会与所述运动避障装置碰撞；如果所述障碍物会与所述运动避障装置碰撞，根据所述障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向规划避障路径；及控制所述运动避障装置从原行进路线进入所述避障路径，以使所述运动避障装置不与所述障碍物碰撞。利用本发明专利技术的运动避障装置及控制方法可以避免所述运动避障装置发送碰撞。

Motion obstacle avoidance device and control method

The present invention relates to robot motion control field, in particular to a moving obstacle avoidance device and control method, including: in the movement obstacle avoidance device, collecting the moving obstacle avoidance device environment information; the environment information with the pre stored environment map matching, determine the obstacles in the environment sure; position, moving speed and direction of the obstacle; according to the calculation of the obstacle and the obstacle avoidance movement device position, moving speed and direction of the obstacle is with the moving obstacle avoidance device collision; if the obstacles and the moving obstacle avoidance device collision. According to the obstacle avoidance device position, moving speed and direction of the obstacle avoidance path planning and obstacle of the movement; and controlling the moving obstacle avoidance device into the obstacle avoidance path from the original route, in order to make the movement obstacle The barrier device does not collide with the barrier. The motion obstacle avoidance device and the control method of the invention can avoid the collision avoidance of the motion obstacle avoidance device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人运动控制领域，尤其涉及一种使用麦克纳姆轮式底盘的运动避障装置及控制方法。
技术介绍
在机器人学和人工智能的迅速发展的今天，智能机器人的研究得到了更多更广泛的重视，其中，怎样增强机器人的自主避障性能成为这些年来研究的主要课题之一。传统的机器人一般采用轮式底盘，采用的避障方法主要包括在遇到移动障碍物时停止等待，然后控制底盘轮子转向，移动绕过障碍物等。这种避障方法虽然避免了机器人与移动障碍物的碰撞，但也使得机器人只要遇到移动障碍物就得走走停停，乃至于寸步难行，极大地影响了机器人的整体移动速度。因此，如何使机器人的移动变得更加高效，避障效果更好，成了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题如何使机器人的移动变得更加高效，避障效果更好。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案一方面，本专利技术提供一种运动避障装置，能够在移动遭遇移动障碍物时，自动改变移动路径，绕开所述障碍物，并在绕开所述障碍物后自动还原所述移动路径，避免所述移动障碍物影响其移动。在一些实施例中，所述的运动避障装置，包括电气连接的麦克纳姆轮式底盘、麦克纳姆轮、驱动单元、激光感应器、控制板卡、急停开关及电机，所述控制板卡包括一处理单元，该处理单元包括：采集模块，用于在运动避障装置移动时，利用所述激光感应器采集所述运动避障装置周围的环境信息；匹配模块，用于将所述环境信息与预存的环境地图相匹配，确定所述环境中的障碍物；确定模块，用于确定所述障碍物的位置、移动速度及方向；判断模块，用于根据所述障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向计算所述障碍物是否会与所述运动避障装置碰撞；规划模块，用于在所述障碍物会与所述运动避障装置碰撞时，根据该障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向规划避障路径；及移动模块，用于控制所述运动避障装置从原行进路线进入所述避障路径，以使所述运动避障装置不与所述障碍物碰撞。另一方面，本专利技术提供一种运动避障装置控制方法，能够在所述运动避障装置的移动遭遇障碍物时，自动控制该运动避障装置改变移动路径，以绕开所述障碍物，并在绕开所述障碍物后自动还原所述移动路径，避免所述障碍物影响所述运动避障装置的移动。在一些实施例中，所述的运动避障装置控制方法，包括：采集步骤，在运动避障装置移动时，采集所述运动避障装置周围的环境信息；匹配步骤，将所述环境信息与预存的环境地图相匹配，确定所述环境中的障碍物；确定步骤，确定所述障碍物的位置、移动速度及方向；判断步骤，根据所述障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向计算所述障碍物是否会与所述运动避障装置碰撞；规划步骤，如果所述障碍物会与所述运动避障装置碰撞，根据所述障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向规划避障路径；及移动步骤，控制所述运动避障装置从原行进路线进入所述避障路径，以使所述运动避障装置不与所述障碍物碰撞。本专利技术的有益效果在于本专利技术利用激光扫描技术不断采集运动避障装置周围的环境信息，确定该环境中的障碍物的运动状态，用以判断该障碍物是否会与所述运动避障装置碰撞。并在该障碍物可能与所述运动避障装置相撞时，规划出避障路径以使所述运动避障装置不被碰撞，保证所述运动避障装置的安全。【附图说明】图1是本专利技术运动避障装置较佳实施例的硬件架构示意图。图2是本专利技术运动避障装置控制系统较佳实施例的功能模块图。图3是本专利技术运动避障装置控制方法较佳实施例的实施流程图。图4A-4B是本专利技术运动避障装置与障碍物的示意图。图5是本专利技术障碍物经过运动避障装置的行进路线的示意图。图6是本专利技术运动避障装置的避障路径示意图。附图标记：运动避障装置10麦克纳姆轮式底盘1麦克纳姆轮2驱动单元3激光感应器4控制板卡5急停开关6电机7运动避障装置控制系统20计算模块21采集模块22匹配模块23确定模块24判断模块25规划模块26移动模块27【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1参阅图1所示，是本专利技术所述的运动避障装置10的硬件架构示意图。在本实施例中，所述的运动避障装置10包括，但不仅限于，麦克纳姆轮式底盘1、麦克纳姆轮2、驱动单元3、激光感应器4、控制板卡5、急停开关6及电机7。所述运动避障装置10的部件1-7相互电气连接。所述麦克纳姆轮2是一种可全方位位移的轮，用以实现所述运动避障装置10的直行、横移、转向等全方位的位移。所述驱动单元3用于接收所述控制板卡5的控制指令，控制所述运动避障装置10上配备的马达、电机7等动力元件执行特定的动作，例如减速、加速或转向等。所述激光感应器4用于利用激光扫描技术实时采集所述运动避障装置10周围的环境信息，并反馈至所述控制板卡5。所述控制板卡5至少包括一存储单元51及一处理单元52，所述存储单元51用于存储预先编制的程序代码(例如本专利技术所述的运动避障装置控制系统20)及环境地图等。所述处理单元52用于执行所述预先编制的程序代码，实现所述运动避障装置10的功能。例如对所述激光感应器4采集的环境信息进行分析处理，判断所述环境中是否存在与所述环境地图不一致的地方(即障碍物)等。所述急停开关6用于当障碍物与所述运动避障装置10之间的距离小于预设的安全距离时，对所述运动避障装置10实施紧急制动，防止该运动避障装置10与所述障碍物碰撞。所述电机7用于通过调节所述运动避障装置10移动速度或移动方向，改变所述运动避障装置10的行进路线，以避开所述障碍物。参阅图2所示，是本专利技术所述的运动避障装置控制系统20较佳实施例的功能模块示意图。在本实施例中，所述运动避障装置控制系统20可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块被存储在所述控制板卡5的存储单元51中，并被配置成由一个或多个处理器(本实施例为所述控制板卡5的处理单元52)执行，以完成本专利技术。例如，在图2中，所述运动避障装置控制系统20被分割成计算模块21、采集模块22、匹配模块23、确定模块24、判断模块25、规划模块26及移动模块27。本专利技术所称的模块是能够完成一特定功能的程序段，比程序更适合于描述软件在所述运动避障装置10中的执行过程。以下将结合图3的流程图来详细描述模块21-27的具体功能。参阅图3所示，是本专利技术所述的运动避障装置控制方法较佳实施例的流程图。根据不同的需求，图3所示的流程图中的步骤的执行顺序可以改变，某些步骤可以省略。步骤S31，在运动避障装置10移动时，计算模块21根据所述运动避障装置10的移动速度及电机7的参数，计算该运动避障装置10的最小制动距离。在本实施例中，所述最小制动距离是指所述运动避障装置10在紧急制动的情况下从开始制动到完全静止期间移动的距离。该最小制动距离可以通过以下公式计算得出：(1)F＝T*R*η；(2)a＝F/m；(3)S＝V2/2a；其中，公式(1)的F为所述电机7的制动力，T为该电机7的扭矩，R为该电机7的轮径，η为该电机7的转化效率。公式(2)中的a为所述电机7的制动加速度，m为所述运动避障装置10的质量或者所述麦克纳姆轮式底盘1的质量(两者近似)。公式(3)中的S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运动避障装置，包括麦克纳姆轮式底盘、麦克纳姆轮、驱动单元、激光感应器、控制板卡、急停开关及电机，所述麦克纳姆轮式底盘、所述麦克纳姆轮、所述驱动单元、所述激光感应器、所述控制板卡、所述急停开关及所述电机相互电连接，其特征在于，所述控制板卡包括一处理单元，该处理单元包括：采集模块，用于在运动避障装置移动时，利用所述激光感应器采集所述运动避障装置周围的环境信息；匹配模块，用于将所述环境信息与预存的环境地图相匹配，确定所述环境中的障碍物；确定模块，用于确定所述障碍物的位置、移动速度及方向；判断模块，用于根据所述障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向计算所述障碍物是否会与所述运动避障装置碰撞；规划模块，用于在所述障碍物与所述运动避障装置碰撞时，根据所述障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向规划避障路径；及移动模块，用于控制所述运动避障装置从原行进路线进入所述避障路径，以使所述运动避障装置不与所述障碍物碰撞。

【技术特征摘要】
1.一种运动避障装置，包括麦克纳姆轮式底盘、麦克纳姆轮、驱动单元、激光感应器、控制板卡、急停开关及电机，所述麦克纳姆轮式底盘、所述麦克纳姆轮、所述驱动单元、所述激光感应器、所述控制板卡、所述急停开关及所述电机相互电连接，其特征在于，所述控制板卡包括一处理单元，该处理单元包括：采集模块，用于在运动避障装置移动时，利用所述激光感应器采集所述运动避障装置周围的环境信息；匹配模块，用于将所述环境信息与预存的环境地图相匹配，确定所述环境中的障碍物；确定模块，用于确定所述障碍物的位置、移动速度及方向；判断模块，用于根据所述障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向计算所述障碍物是否会与所述运动避障装置碰撞；规划模块，用于在所述障碍物与所述运动避障装置碰撞时，根据所述障碍物与所述运动避障装置位置、移动速度及方向规划避障路径；及移动模块，用于控制所述运动避障装置从原行进路线进入所述避障路径，以使所述运动避障装置不与所述障碍物碰撞。2.如权利要求1所述的运动避障装置，其特征在于，所述移动模块还用于在所述运动避障装置避开所述障碍物碰撞时，控制该运动避障装置从所述避障路径回归所述原行进路线。3.如权利要求1所述的运动避障装置，其特征在于，所述处理单元还包括：计算模块，用于根据所述运动避障装置的移动速度及电机参数计算所述运动避障装置的最小制动距离；及设定模块，用于设定1.5倍所述最小制动距离为所述运动避障装置的安全距离。4.如权利要求3所述的运动避障装置，其特征在于，所述规划模块还用于在无法规划出所述避障路径时，根据所述运动避障装置和所述障碍物之间的距离与所述安全距离的大小关系，控制所述运动避障装置减速或者
\t紧急制动。5.如权利要求1所述的运动避障装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙秉斌，杨奇峰，徐方，姜铁程，唐冲，栾显晔，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21