本发明专利技术公开了一种室内环境下服务机器人的避障方法，其特征是，所述机器人设置为圆柱体，其同一水平截面的边缘上设置有若干个对称分布的超声波传感器，最两端的两个超声波传感器的连线经过截面的圆心。本发明专利技术所达到的有益效果：在未知环境下，适应性较好；由于室内环境较简单对精确度要求不高，选用经济型传感器，能够降低成本，易于普及普通家庭；同时本避障算法简单，容易实现，使用方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种服务机器人避障方法，特别设及一种室内环境下的服务机器人的 避障算法。
技术介绍
近年来，随着传感器等领域的技术进步，智能机器人系统开始应用在服务行业中， 开辟了服务机器人资助服务的新领域。W往服务机器人的研究和开发主要在大学和研究生 中进行，而如今越来越受到企业界和商业界的重视。智能服务机器人是一个集环境感知、动 态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，具有环境、多传感器融合、 特征提取，避障及环境映射等功能。 室内服务机器人的避障方法一般有=种：一、在已知环境信息（包括障碍物位置 信息）的基础上，在避障算法中加入某种高级算法例如遗传算法、势场法等，预先设计出一 条从出发点到目标点光滑且无碰撞的路径，使机器人在行走过程中能够有效避障；二、在未 知环境下，利用相关传感器感测前方是否有障碍物，当探测到障碍物存在时，机器人会改变 一定角度继续前进或者朝远离障碍物方向移动；=、在未知环境下，利用摄像头或激光雷达 等高精度设备，边寻路便绘制室内环境地图，当遇到障碍物时，能准确指示机器人避障。第 一种方法的优点在于能够利用高级算法预先对路径进行设计，所生成的路径不仅无碰撞， 还能满足优化路径等要求；缺点在于必须对环境信息十分明确，在机器人行走前就对室内 环境建好模型，不同的室内环境下需要对算法的参数进行修改，难W满足普通家庭服务机 器人的避障需要。第二种方法的优点在于未知环境下实现避障要求，适应性较好，能满足大 多数室内环境需要；缺点是难W规划出一条较为合理的从出发点到目标点的路径，效率较 低。第=种方法的优点在于携带高精度设备的机器人不仅能适应大多数室内环境要求，而 且避障效率较高；缺点是由于高精度设备价格昂贵，机器人成本较高，难W普及普通家庭。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于超声波传感器的室内服 务机器人的避障算法，利用超声波传感器感测障碍物，并根据返回信息控制机器人绕过障 碍物后朝目标点方向移动，最终到达目标点。 为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案： ，其特征是，所述机器人设置为圆柱体，其 同一水平截面的边缘上设置有若干个对称分布的超声波传感器，最两端的两个超声波传感 器的连线经过截面的圆屯、；包括如下步骤： 1)根据机器人出发点和目标点的全局坐标，计算出机器人从初始方向转至面朝目 标点方向的转角； 2)机器人前进，根据除去两侧左右两个超声波传感器之外的所有超声波传感器感 测前方障碍物信息；当检测到障碍物时，根据航位推测法返回的此时机器人的朝向角来选 择转向X轴方向还是Y轴方向，并判断障碍物类型；所述障碍物类型包括靠墙障碍物和孤岛 障碍物； 3)根据步骤2)的判断结果选择绕过障碍物的方式，包括W下四种情况：31)选择 转向X轴正方向，障碍物为孤岛障碍物： 机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离，记录此时机器人全局坐标；若Y 轴坐标值^目标点的Y轴坐标值，则目标点在此时机器人坐标上方，机器人直接转至面朝 目标点方向，继续前进，避障成功；若Y轴坐标值〉目标点的Y轴坐标值，则目标点在此时机 器人坐标下方，机器人左转90°，重新进行步骤2) ;32)选择转向Y轴正方向，障碍物为孤 岛障碍物： 机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离，记录此时机器人全局坐标；若X 轴坐标值兰目标点的X轴坐标值，则目标点在此时机器人坐标上方，机器人直接转至面朝 目标点方向，继续前进，避障成功；若X轴坐标值〉目标点的X轴坐标值，则目标点在此时机 器人坐标下方，机器人右转90°，重新进行步骤2) ;33)选择转向X轴正方向，障碍物为靠 墙障碍物： 机器人立即停止移动并右转180°;转弯完成后机器人保存此时最右侧超声波传 感器的返回值，并继续向前移动，同时不断返回最右侧超声波传感器的测量值D5 ;当返回 值变化幅度超过20cm时，机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离后右转90° ;转弯 完成后机器人先前进值5+20cm)，记录此时最右侧超声波传感器的新测量值，并继续向前移 动，同时不断返回最右侧超声波传感器的测量值；当返回值变化幅度超过20cm时，机器人 继续向前走一个机器人直径长度的距离，记录此时机器人全局坐标，机器人直接转至面朝 目标点方向，继续前进，避障成功； 34)选择转向Y轴正方向，障碍物为靠墙障碍物： 机器人立即停止移动并左转180° ;转弯完成后机器人保存此时最左侧超声波传 感器的返回值D0,并继续向前移动，同时不断返回最左侧超声波传感器的测量值；当返回 值变化幅度超过20cm时，机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离后左转90° ;转弯 完成后机器人先前进值0+20cm)，记录此时最左侧超声波传感器的新测量值，并继续向前移 动，同时不断返回最左侧超声波传感器的测量值；当返回值变化幅度超过20cm时，机器人 继续向前走一个机器人直径长度的距离，记录此时机器人全局坐标，机器人直接转至面朝 目标点方向，继续前进，避障成功。 前述的，其特征是，所述步骤1)中出发点 为（Xe，y。)，目标点为（Xg，yg)，机器人从初始朝向转至面朝目标点方向的转角0。。 前述的，其特征是，所述步骤2)中航位推 测法返回的此时机器人的朝向角记为化，The根据化来选择转向X轴方向还 是Y轴方向，判断方法如下：当0°《化<45°，机器人选择转向全局坐标系的X轴正方向， 右转化；当45。《化《90。，机器人选择转向全局坐标系的Y轴正方向，左转90。-Th。前述的，其特征是，所述步骤2)中障碍物 类型判断方法如下：41)机器人转至全局坐标系的X或Y轴正方向后继续向前移动，同时不 断返回最左侧或最右侧超声波传感器的测量值；若在测量值没有变化前，中间传感器检测 到前方有障碍物，即判断该障碍物为墙壁，则机器人先前所遇障碍物为靠墙障碍物；42)机 器人转至全局坐标系的X或Y轴正方向后继续向前移动，同时不断返回最左侧或最右侧超 声波传感器的测量值；若在前方未检测到障碍物，返回值变化幅度超过20cm，则视先前所 遇障碍物为孤岛障碍物。 前述的，其特征是，所述超声波传感器的 个数设置为六个。 本专利技术所达到的有益效果：在未知环境下，适应性较好；由于室内环境较简单对 精确度要求不高，选用经济型传感器，能够降低成本，易于普及普通家庭；同时本避障算法 简单，容易实现，使用方便。【附图说明】 图1为清洁机器人的各超声波传感器分布及自身坐标系图； 图2为机器人在室内环境下全局坐标系图；图3为机器人转角01的示意图； 图4为机器人利用超声波传感器避障的流程图； 图5为选择转向X轴正方向，障碍物为孤岛障碍物下机器人避障示意图；图6为选择转向X轴正方向，障碍物为孤岛障碍物下机器人另一种避障示意图； 阳0%] 图7为选择转向Y轴正方向，障碍物为孤岛障碍物下机器人避障示意图； 图8为选择转向Y轴正方向，障碍物为孤岛障碍物下机器人另一种避障示意图； 图9为选择转向X轴正方向，障碍物为靠墙障碍物下机器人避障示意图； 图10为选择转向Y轴正方向，障碍物为靠墙障碍物下机器人避障示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步描述。W下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术 的技术方案，而不本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种室内环境下服务机器人的避障方法，其特征是，所述机器人设置为圆柱体，其同一水平截面的边缘上设置有若干个对称分布的超声波传感器，最两端的两个超声波传感器的连线经过截面的圆心；包括如下步骤：1)根据机器人出发点和目标点的全局坐标，计算出机器人从初始方向转至面朝目标点方向的转角；2)机器人前进，根据除去两侧左右两个超声波传感器之外的所有超声波传感器感测前方障碍物信息；当检测到障碍物时，根据航位推测法返回的此时机器人的朝向角来选择转向X轴方向还是Y轴方向，并判断障碍物类型；所述障碍物类型包括靠墙障碍物和孤岛障碍物；3)根据步骤2)的判断结果选择绕过障碍物的方式，包括以下四种情况：31)选择转向X轴正方向，障碍物为孤岛障碍物：机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离，记录此时机器人全局坐标；若Y轴坐标值≦目标点的Y轴坐标值，则目标点在此时机器人坐标上方，机器人直接转至面朝目标点方向，继续前进，避障成功；若Y轴坐标值>目标点的Y轴坐标值，则目标点在此时机器人坐标下方，机器人左转90°，重新进行步骤2)；32)选择转向Y轴正方向，障碍物为孤岛障碍物：机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离，记录此时机器人全局坐标；若X轴坐标值≦目标点的X轴坐标值，则目标点在此时机器人坐标上方，机器人直接转至面朝目标点方向，继续前进，避障成功；若X轴坐标值>目标点的X轴坐标值，则目标点在此时机器人坐标下方，机器人右转90°，重新进行步骤2)；33)选择转向X轴正方向，障碍物为靠墙障碍物：机器人立即停止移动并右转180°；转弯完成后机器人保存此时最右侧超声波传感器的返回值，并继续向前移动，同时不断返回最右侧超声波传感器的测量值D5；当返回值变化幅度超过20cm时，机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离后右转90°；转弯完成后机器人先前进(D5+20cm)，记录此时最右侧超声波传感器的新测量值，并继续向前移动，同时不断返回最右侧超声波传感器的测量值；当返回值变化幅度超过20cm时，机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离，记录此时机器人全局坐标，机器人直接转至面朝目标点方向，继续前进，避障成功；34)选择转向Y轴正方向，障碍物为靠墙障碍物：机器人立即停止移动并左转180°；转弯完成后机器人保存此时最左侧超声波传感器的返回值D0，并继续向前移动，同时不断返回最左侧超声波传感器的测量值；当返回值变化幅度超过20cm时，机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离后左转90°；转弯完成后机器人先前进(D0+20cm)，记录此时最左侧超声波传感器的新测量值，并继续向前移动，同时不断返回最左侧超声波传感器的测量值；当返回值变化幅度超过20cm时，机器人继续向前走一个机器人直径长度的距离，记录此时机器人全局坐标，机器人直接转至面朝目标点方向，继续前进，避障成功。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴登峰，梅志千，李向国，孙正康，尹力伟，谢保春，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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