一种实时多传感器的社区机器人导航方法技术

本发明专利技术提供的一种实时多传感器的社区机器人导航方法，属于机器人导航领域。本发明专利技术首先通过给定的起点、一系列中间点和终点得到每两点之间的方向和距离，生成多个行走段，社区机器人按照行走段进行行走；每次循环检测激光雷达和摄像头数据，使得社区机器人能合理避障、远离路边；结合物理里程和GPS信息，过滤矫正位置信息，确定社区机器人是否走完每一段行走段的距离，走完一段行走段后自动进入下一行走段，直到最后一段行走段走完结束导航，使社区机器人的移动更加精确，定位精准；设定紧急区域，一旦紧急区域范围内有障碍物，启动紧急处理，避免了社区机器人与其它物体、行人相撞，保证了其安全性。

A real-time multi sensor navigation method for community robot

The invention provides a real-time multi-sensor community robot navigation method, which belongs to the field of robot navigation. Firstly, the direction and distance between each two points are obtained by a given starting point, a series of intermediate points and an endpoint, and a plurality of walking segments are generated, and the community robot walks in accordance with the walking segments; each cycle detects the data of lidar and camera, so that the community robot can reasonably avoid obstacles and stay away from the roadside; and combined with physics. Range and GPS information, filter and correct the position information, determine whether the community robot walks the distance of each segment, after walking a segment automatically into the next segment, until the end of the last segment navigation, so that the community robot movement more accurate, accurate positioning; set emergency areas, once tight There are obstacles in the emergency area, so emergency treatment is started to avoid collision with other objects and pedestrians and ensure the safety of the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种实时多传感器的社区机器人导航方法
本专利技术属于机器人导航领域，特别涉及一种实时多传感器的社区机器人导航方法。
技术介绍
随着城市智能化的不断提高，智能机器人越来越受到人们的喜爱。各行各业都在不断研发适合本行业的智能机器人，希望其代替人工完成重复的、繁琐的、危险的操作，或者仅仅是降低成本。社区机器人可以代替人工实现诸如安防巡检、车辆识别、提供社区服务等工作，因此近年来越发受到人们的青睐。而作为社区机器人的底层应用，自主导航成为了其必不可少的一部分。现目前大多数室外机器人导航系统要么依赖于许多高精度传感器，成本很高，要么只使用视觉来进行导航，实现复杂，并且对光照、天气、地面等环境限制较多，实用价值较低。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种实时多传感器的社区机器人导航方法。一种实时多传感器的社区机器人导航方法，应用于社区机器人，所述社区机器人包括GPS、电子罗盘、摄像头及平面激光雷达，所述方法包括：步骤1，获取设定的起始点、结束点及任意数量的中间点，经由所述中间点连接所述起始点与结束点，计算每两点之间的方向和距离，生成数个行走段，每一段所述行走端包括距离和方向，将所述行走段发送至所述社区机器人，初始化数据，其中，初始化的数据包括已走行走段数量和当前行走段的已走距离；步骤2，开始导航，所述社区机器人根据所述行走段进行移动，根据物理里程和所述电子罗盘实时更新所述社区机器人的位置信息，当根据所述GPS或物理里程得到的所述社区机器人的当前行走段的已走距离达到当前行走段的距离时，已走行走段数量加1，进入下一行走段，其中，所述物理里程为所述社区机器人根据其移动速度和移动时间计算得到的行走距离；步骤3，当已走行走段数量不小于行走段总数时，结束导航。进一步地，所述步骤2中所述社区机器人根据所述行走段进行移动包括以下流程：步骤201，所述激光雷达和摄像头实时检测所述社区机器人周边的环境信息，所述激光雷达根据所述环境信息生成栅格图，所述摄像头根据所述环境信息生成二值图；步骤202，根据所述栅格图获取实时障碍物信息，根据所述二值图获取实时道路信息，其中，所述实时障碍物信息包括正前方的障碍物距离、前方最大空隙开始的列距、最大空隙的长度、前方障碍物点的拟合线的角度、机器人左边最近障碍物的距离、左边能够让机器人通过的最大空隙开始行距、左边最大空隙长度、左边障碍物的拟合线角度、机器人右边最近障碍物的距离、右边能够让机器人通过的最大空隙开始行距、右边最大空隙长度及右边障碍物的拟合线角度，所述实时道路信息包括前方可行走或不可行走、左边可行走或不可行走、右边可行走或不可行走，前方障碍物在左边或右边；步骤203，基于所述实时障碍物信息和实时道路信息判断目标方向是否可行，当判断结果为目标方向不可行走时流程进入步骤204，当判断结果为目标方向为可行走时流程进入步骤205；步骤204，判定所述社区机器人为走错路，更新上一段行走段的方向和距离以及位置信息，将所述已走行走段数量减少1，当前行走段的已走距离设置为0，流程进入步骤201；步骤205，检测所述社区机器人的相对方向与目标方向的角度绝对值是否大于预设第一角度阈值；步骤206，当角度绝对值大于预设第一角度阈值时，根据所述实时障碍物信息判断目标方向处是否有足够空隙可以行走；步骤207，若判断结果为有足够空隙可以行走，所述社区机器人移动至相应空隙处完成转弯后，流程进入步骤201；步骤208，若判断结果为没有足够空隙可以行走，流程进入步骤204；步骤209，当角度绝对值不大于预设第一角度阈值时，根据所述实时障碍物信息或实时道路信息判断正前方在预设距离阈值内是否有障碍物，若正前方在预设距离阈值内有障碍物流程进入步骤210，若正前方在预设距离阈值内没有障碍物流程进入步骤211；步骤210，根据所述障碍物信息中的前方最大空隙开始的列距和最大空隙的长度或实时道路信息中前方障碍物在左边或右边确定所述社区机器人的偏转方向，流程进入步骤201；步骤211，根据所述实时障碍物信息或实时道路信息判断是否靠近路边；步骤212，当所述判断结果为所述社区机器人靠近路边时，向路边的另一边偏转所述社区机器人，将该行走段的目标方向向偏离路边的方向调整，流程进入步骤201；步骤213，当所述判断结果为所述社区机器人不靠近路边时，检测所述社区机器人的相对方向与目标方向的角度绝对值是否大于预设第二角度阈值；步骤214，当角度绝对值大于预设第二角度阈值时，判断目标方向预设范围内是否有障碍物；步骤215，若目标方向预设范围内有障碍物，直行，流程进入步骤201；步骤216，若目标方向预设范围内没有障碍物，向目标方向偏转，流程进入步骤201；步骤217，当角度绝对值不大于预设第二角度阈值时，直走，流程进入步骤201循环。进一步地，所述方法还包括：步骤4，当所述激光雷达检测到紧急区域内有障碍物时，启动紧急处理。进一步地，所述紧急区域为前方1米、左右方0.4米内。进一步地，所述紧急处理的步骤包括：步骤40，停止导航；步骤41，检测所述社区机器人的相对方向与目标方向的角度绝对值是否大于第三预设角度；步骤42，若角度绝对值大于第三预设角度，社区机器人向后退并向目标方向偏转；步骤43，若角度绝对值不大于第三预设角度，扫描更新栅格图，将左右方的障碍物个数分别计数；步骤44，判断左右方是否有一侧障碍物数量为0；步骤45，若有一侧障碍物为0，向该方向偏转，紧急处理结束；步骤46，若左右方障碍物数量均不为0，判断左方障碍物数量是否大于右方障碍物数量；步骤47，若左方障碍物数量大于右方障碍物数量，向左退，紧急处理结束；步骤48，若左方障碍物数量不大于右方障碍物数量，向右退，紧急处理结束；步骤49，紧急处理结束后，继续导航。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种实时多传感器的社区机器人导航方法，首先通过给定的起点、一系列中间点和终点得到每两点之间的方向和距离，生成多个行走段，社区机器人按照行走段进行行走；每次循环检测激光雷达和摄像头数据，使得社区机器人能合理避障、远离路边；结合物理里程和GPS信息，过滤矫正位置信息，确定社区机器人是否走完每一段行走段的距离，走完一段行走段后自动进入下一行走段，直到最后一段行走段走完结束导航，使社区机器人的移动更加精确，定位精准；设定紧急区域，一旦紧急区域范围内有障碍物，启动紧急处理，避免了社区机器人与其它物体、行人相撞，保证了其安全性。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为图1中步骤2的流程图。图3为本专利技术的另一流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例做进一步的说明。本专利技术提供的一种实时多传感器的社区机器人导航方法，应用于社区机器人，其中，社区机器人包括4个传感器：GPS、电子罗盘、摄像头及平面激光雷达。本实施例中，GPS为普通的民用gps定位装置。本实施例中，电子罗盘用于确认具体方向，与目标方向的角度为相对角度，即与目标方向相同为0，在目标方向左边就小于0，在右边大于0。本实施例中，平面激光雷达用于平面线性扫描前方障碍物，范围为-90°到90°每次扫描返回有效范围内的障碍物方向和距离。本实施例中，摄像头用于解决激光雷达某些障碍物不能探测到，以及路边没有高于激光雷达的边缘的情况，这时需要用摄像头的图像来探测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时多传感器的社区机器人导航方法，应用于社区机器人，其特征在于，所述社区机器人包括GPS、电子罗盘、摄像头及平面激光雷达，所述方法包括：步骤1，获取设定的起始点、结束点及任意数量的中间点，经由所述中间点连接所述起始点与结束点，计算每两点之间的方向和距离，生成数个行走段，每一段所述行走端包括距离和方向，将所述行走段发送至所述社区机器人，初始化数据，其中，初始化的数据包括已走行走段数量和当前行走段的已走距离；步骤2，开始导航，所述社区机器人根据所述行走段进行移动，根据物理里程和所述电子罗盘实时更新所述社区机器人的位置信息，当根据所述GPS或物理里程得到的所述社区机器人的当前行走段的已走距离达到当前行走段的距离时，已走行走段数量加1，进入下一行走段，其中，所述物理里程为所述社区机器人根据其移动速度和移动时间计算得到的行走距离；步骤3，当已走行走段数量不小于行走段总数时，结束导航。

【技术特征摘要】
1.一种实时多传感器的社区机器人导航方法，应用于社区机器人，其特征在于，所述社区机器人包括GPS、电子罗盘、摄像头及平面激光雷达，所述方法包括：步骤1，获取设定的起始点、结束点及任意数量的中间点，经由所述中间点连接所述起始点与结束点，计算每两点之间的方向和距离，生成数个行走段，每一段所述行走端包括距离和方向，将所述行走段发送至所述社区机器人，初始化数据，其中，初始化的数据包括已走行走段数量和当前行走段的已走距离；步骤2，开始导航，所述社区机器人根据所述行走段进行移动，根据物理里程和所述电子罗盘实时更新所述社区机器人的位置信息，当根据所述GPS或物理里程得到的所述社区机器人的当前行走段的已走距离达到当前行走段的距离时，已走行走段数量加1，进入下一行走段，其中，所述物理里程为所述社区机器人根据其移动速度和移动时间计算得到的行走距离；步骤3，当已走行走段数量不小于行走段总数时，结束导航。2.如权利要求1所述的实时多传感器的社区机器人导航方法，其特征在于，所述步骤2中所述社区机器人根据所述行走段进行移动包括以下流程：步骤201，所述激光雷达和摄像头实时检测所述社区机器人周边的环境信息，所述激光雷达根据所述环境信息生成栅格图，所述摄像头根据所述环境信息生成二值图；步骤202，根据所述栅格图获取实时障碍物信息，根据所述二值图获取实时道路信息，其中，所述实时障碍物信息包括正前方的障碍物距离、前方最大空隙开始的列距、最大空隙的长度、前方障碍物点的拟合线的角度、机器人左边最近障碍物的距离、左边能够让机器人通过的最大空隙开始行距、左边最大空隙长度、左边障碍物的拟合线角度、机器人右边最近障碍物的距离、右边能够让机器人通过的最大空隙开始行距、右边最大空隙长度及右边障碍物的拟合线角度，所述实时道路信息包括前方可行走或不可行走、左边可行走或不可行走、右边可行走或不可行走，前方障碍物在左边或右边；步骤203，基于所述实时障碍物信息和实时道路信息判断目标方向是否可行，当判断结果为目标方向不可行走时流程进入步骤204，当判断结果为目标方向为可行走时流程进入步骤205；步骤204，判定所述社区机器人为走错路，更新上一段行走段的方向和距离以及位置信息，将所述已走行走段数量减少1，当前行走段的已走距离设置为0，流程进入步骤201；步骤205，检测所述社区机器人的相对方向与目标方向的角度绝对值是否大于预设第一角度阈值；步骤206，当角度绝对值大于预设第一角度阈值时，根据所述实时障碍物信息判断目标方向处是否有足够空隙可以行走；步骤207，若判断结果为有足够空隙可以...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗忠强，叶茂，俸东升，廖敏，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51