机器人的避障控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人的避障控制系统及方法，该方法包括：获取机器人当前的定位数据，并根据当前定位数据及预先确定的移动区域内各个障碍物的位置数据，确定当前定位位置至目标位置路径中是否有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物；若有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物，则根据获取的定位数据、预先确定的机器人的3D模型及预先确定的该障碍物的3D模型，计算出机器人与该障碍物的最短距离；根据获取的定位数据、计算的最短距离及该障碍物的3D模型，计算出当前机器人应运动的方向，根据计算出的运动方向控制机器人的运动姿态，以避开障碍物。本发明专利技术能有效地控制机器人避障。

Control system and method of obstacle avoidance for robot

The invention discloses a system and method for obstacle avoidance control of a robot, the method includes: obtaining the current robot position data, and according to the position data of the positioning data and moving area within pre-determined various obstacles, to determine the current location is away from the current location of the distance is less than a preset obstacle distance the position of the target in the path from the current position; if the distance is less than a preset distance, according to the 3D model of 3D positioning data, obtained the predefined robot and the predetermined obstacles, calculate the shortest distance between the robot and the obstacles; the shortest distance positioning based on 3D model the data acquisition, calculation and the obstacle, calculates the motion direction of the robot should be current, calculated according to the direction of the motion controlling robot motion Posture to avoid obstacles. The invention can effectively control the obstacle avoidance of the robot.

【技术实现步骤摘要】
机器人的避障控制系统及方法
本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种机器人的避障控制系统及方法。
技术介绍
目前，自主移动机器人能够广泛应用于许多场景，比如担任展览馆的导览工作，带领参观者从一个展区介绍到另一个展区；餐厅的服务工作，主动欢迎客人，并带领客人到空位上点餐；公共场所的引导、巡逻工作，沿着程序设定的路线移动，有人需要帮助停下回答提问等等。在这些场景下，如何避免机器人在运动中碰撞环境中的障碍物，是一个重要的技术问题。目前，自主移动机器人是依靠自身的传感器来定位及避障，业界通常的避障方案是：在机器人上安装接近传感器(例如，超声波、红外、激光等传感器)，如果机器人检测到距障碍物一定距离(比如10cm)，则进行避障。现有的避障方案有以下缺点：第一、只能在传感器所在高度平面检测到障碍物，对于四腿桌子等情况，假设传感器所在高度为30厘米，而桌面高度为60厘米，那么传感器无法检测到障碍物，最终会导致机器人撞上桌面；第二、只能在安装有传感器的方向检测到障碍物，假如机器人后面没有传感器，则后退会导致撞上障碍物。因此，如何在传感器无法全面侦测的情况下，有效控制机器人避障已经成为一个亟待解决的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人的避障控制系统，其特征在于，所述避障控制系统包括：确定模块，用于实时或者定时获取机器人当前的定位数据，并根据当前定位数据及预先确定的移动区域内各个障碍物的位置数据，确定当前定位位置至目标位置路径中是否有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物；计算模块，用于若有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物，则根据获取的定位数据、预先确定的机器人的3D模型及预先确定的该障碍物的3D模型，计算出机器人与该障碍物的最短距离；控制模块，用于根据获取的定位数据、计算的最短距离及该障碍物的3D模型，计算出当前机器人应运动的方向，根据计算出的运动方向控制机器人的运动姿态，以避开障碍物。

【技术特征摘要】
1.一种机器人的避障控制系统，其特征在于，所述避障控制系统包括：确定模块，用于实时或者定时获取机器人当前的定位数据，并根据当前定位数据及预先确定的移动区域内各个障碍物的位置数据，确定当前定位位置至目标位置路径中是否有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物；计算模块，用于若有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物，则根据获取的定位数据、预先确定的机器人的3D模型及预先确定的该障碍物的3D模型，计算出机器人与该障碍物的最短距离；控制模块，用于根据获取的定位数据、计算的最短距离及该障碍物的3D模型，计算出当前机器人应运动的方向，根据计算出的运动方向控制机器人的运动姿态，以避开障碍物。2.如权利要求1所述的机器人的避障控制系统，其特征在于，所述计算模块还用于：对预先确定的机器人的3D模型及该障碍物的3D模型进行预处理，针对机器人的每一个关节，利用预先确定的算法找出包围各个关节的最小凸多面体，以将机器人的非凸模型转换为凸体模型；对该障碍物3D模型扇形均分，并对均分后的单个扇形进行凸分解；对获取的定位数据、预处理后的机器人3D模型数据及预处理后的该障碍物3D模型数据，利用预先确定的距离计算规则计算出机器人与该障碍物的最短距离。3.如权利要求2所述的机器人的避障控制系统，其特征在于，所述计算模块还用于：建立待扇形均分的障碍物3D模型的球形包围盒，找到球形包围盒的球心；设定一经过所述球心的初始扇形均分平面，将所述初始扇形均分平面按预设的旋转角绕所述球心进行多次旋转，以将球形包围盒均分为n个扇形部分；该球形包围盒的n个扇形部分作为障碍物3D模型的n个模型部分。4.如权利要求2或3所述的机器人的避障控制系统，其特征在于，所述预先确定的距离计算规则包括：根据机器人当前的定位数据及预先确定的筛选算法，对障碍物3D模型扇形均分后获得的各个模型部分进行筛选，筛选出待进行距离计算的模型部分；对获取的定位数据、筛选出的模型部分，利用预先确定的距离计算算法计算出机器人与筛选出的模型部分的最短距离，该最短距离为机器人与障碍物的最短距离；所述预先确定的筛选算法包括：将障碍物3D模型的n个模型部分分别作为障碍物的n个节点，建立键值为相对于初始扇形均分平面的偏角的哈希表，以进行模型节点管理；对各个模型部分进行标号，根据标号，建立标号为i的模型部分的偏角映射关系，定义所述偏角映射关系的哈希函数为：Hash(i)＝i*(360°/n)其中，Hash(i)代表标号为i的扇形模型部分与障碍物坐标系的X轴正轴的偏角；建立机器人的运动学方程，根据建立的运动学方程计算出机器人各个关节的位姿，该运动学方程为：Ti＝A0A1A2…Ai-1Ai其中，Ak(k＝1,2,...,i)为机器人关节坐标系之间的齐次变换矩阵，A0为机器人当前位置矩阵，Ti为第i个关节相对于机器人坐标系的位姿；通过Ti计算出机器人运动过程中各个关节在机器人坐标系下的坐标Qi(x,y,z)，并计算出机器人坐标系变换到障碍物坐标系的变换矩阵Tr，则机器人关节在障碍物坐标系下的坐标Qi(xt,yt,zt)为：Qi(xt,yt,zt)＝TrQi(x,y,z)通过如下公式得到关节在障碍物坐标系下的偏角α：根据偏角α及哈希函数Hash(i)计算得到对应标号的模型部分，并基于对应标号的模型部分筛选出待进行距离计算的模型部分。5.如权利要求1所述的机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛涛，周宝，肖京，
申请(专利权)人：平安科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44