一种机器人迷宫行走方法、装置及机器人制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机器人迷宫行走方法、装置及机器人，机器人迷宫行走方法包括：在行进过程中，通过声纳检测判断机器人当前前进方向上的左右两侧是否存在障碍物；当判断前进方向的右侧不存在障碍物时，控制向右侧进行转弯；当判断前进方向的右侧存在障碍物且左侧不存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向左侧进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进；当判断前进方向的左侧和右侧都存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向后进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进。基于本发明专利技术，可提供机器人成功躲避障碍物并走出迷宫的技术保障。

A Robot Labyrinth Walking Method, Device and Robot

The invention discloses a robot labyrinth walking method, device and robot. The robot labyrinth walking method includes: judging whether there are obstacles on the left and right sides of the robot in the current forward direction by sonar detection in the course of moving; controlling turning to the right side when judging that there are no obstacles on the right side of the forward direction; and judging that there are obstacles on the right side of the forward direction. If there are obstacles on the left side, we can judge whether there are obstacles in front by visual inspection method; if there are obstacles in front, we can control turning to the left side; if there are no obstacles in front, we can continue to move forward; when there are obstacles on the left and right sides of the judgment direction, we can judge whether there are obstacles in front by visual inspection method; If there are obstacles in the front, the control will turn backwards; if there are no obstacles in the front, the control will continue to move forward. Based on the invention, the technical guarantee for the robot to successfully avoid obstacles and get out of the maze can be provided.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人迷宫行走方法、装置及机器人
本专利技术涉及智能机器人领域，尤其涉及一种机器人迷宫行走方法、装置及机器人。
技术介绍
人形机器人的研究起步于1960年代后期，目标是解决人形机器人的双足行走问题。如日本早稻田大学加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行机。研究的内容包括行走机构的设计以及相应的控制方法。2004年，法国的Aldebaran-Robotics公司推出了NAO机器人。它的软件开发接口方便，价格相对低廉，因而在世界范围内被大量使用，对人形机器人的研究和加速人形机器人的发展有着重大的推动作用。我国的人形机器人研究起步于1986年启动的国家高技术计划，经过二十多年的研究，同样取得了丰硕的成果。如北京理工大学研制的机器人“汇童”有32个自由度，能打太极拳，会腾空行走，并能根据自身的平衡状态和地面高度变化，实现未知路面的稳定行走。移动机器人在路径规划中较为突出的应用就是迷宫机器人，国内外对迷宫机器人的研究常常为控制领域和计算机领域的主流话题。在1969年，有一场走迷宫比赛是由TheMachineDesign组织的，从那时起，世界各地的许多比赛都通过迷宫机器人组织起来，到了1980年，为了让迷宫机器人的路径问题能够得到较好的解决，IEEEMagazine忒出了一个名为“Micrometer”的新概念。后来，有很多有关迷宫的比赛出现。在迷宫里，机器人顺着迷宫墙壁行走，并在交叉路口处使用随机选择方法来成功走出迷宫，可是就一个单独的迷宫来讲，该算法很容易进入无限循环，后来又出现一些新的算法。然而，对于类人机器人来说，它具有与人腿类似的行为，但其行动不便利，并且其稳定性有一定的缺陷。现有技术中，存在机器人在走迷宫时由于脚底摩擦力不够及迷宫不规则导致转弯角度不准确而不能走出迷宫的问题，而且在机器人的两个摄像机的视野中目标不能同时出现，所以在视觉中使用单目测距方法十分重要。现有技术至少存在如下问题：在识别过程中，机器人必须依靠目标位置跟踪目标，获取目标位置信息的方法是调整头部角度、并交替使用两个摄像头，因此必须重新校准相机的每个参数以获得特定条件的转换矩阵，但是对于机器人的摄像头，会导致运动过程中机器人会改变摄像机的参数，限制了其适用性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种机器人迷宫行走方法、装置及机器人，该系统通过采用传感器和机器视觉的图像处理完善仿人机器人的捕捉外部信息功能，并将图像处理和机器人运动的结合，从而实现机器人定位、跟踪、导航和成功地躲避障碍物并走出迷宫的科学技术。本专利技术公开了一种机器人迷宫行走方法、装置及机器人，所述方法包括：在行进过程中，通过声纳检测判断机器人当前前进方向上的左右两侧是否存在障碍物；当判断前进方向的右侧不存在障碍物时，控制向右侧进行转弯；当判断前进方向的右侧存在障碍物且左侧不存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向左侧进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进；当判断前进方向的左侧和右侧都存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向后进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进。优选地，所述通过声纳传感器探测和识别前进方向的左右两侧的障碍物及其轮廓；其中，控制声纳传感器每隔100ms发出一个声波信号，当声波信号遇到障碍物后会反射回来，最后依据反射时间及波型计算障碍物的距离及位置，从而判断前进过程中的左右两侧是否有障碍物。优选地，所述通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物具体为：调整头部角度，通过摄像头获取迷宫当前的图像；对图像进行图像去噪、图像分割、二值化处理得到二值化图像；基于得到的二值化图像以及单目测距原理判断前方上是否有障碍物。优选地，还包括：当检测到当前行进方向上存在至少两个可供选择的方向时，记录当前节点位置；则在若前方存在障碍物，则控制向后进行转弯后还包括：控制返回至最后一次记录的节点位置。优选地，还包括：在转弯时，根据机器人自身的步态控制以及运动学中的角度控制，调整机器人的转弯角度，以实现根据转弯角度进行转弯。优选地，所述机器人为NAO机器人。进一步地，本专利技术实施例还提供了一种机器人迷宫行走装置，包括：图像获取单元，用于调整头部角度，通过摄像头获取迷宫当前的图像；图像处理单元，用于进行图像去噪、图像分割、二值化处理得到二值化图像识别前方的障碍物；障碍物识别单元，用得到的二值化图像以及单目测距原理判断前方上是否有障碍物，并通过声纳传感器探测和识别前进方向的左右两侧的障碍物及其轮廓；路径标记单元，用于检测到当前行进方向上存在至少两个可供选择的方向时，记录当前节点位置。本专利技术实施例还提供了一种机器人迷宫行走机器人，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的机器人迷宫行走方法。专利技术实施例提供的一种机器人迷宫行走方法、装置及机器人，可实现利用视觉检测方法来识别障碍物，在机器人行走过程中，遵循右转优先原则。在转弯处利用步态控制获得前方障碍物的位置信息，并对已走过的路径保存记忆。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施方式，图1为本专利技术实施例提供的的一种机器人迷宫行走方法的避障程序流程图；图2为本专利技术实施例提供的的一种机器人迷宫行走方法的走迷宫程序流程图。图3为本专利技术实施例提供的的一种机器人迷宫行走方法的图像处理过程。图4为本专利技术实施例提供的的一种机器人迷宫行走方法的单目测距模型图。图5为本专利技术实施例提供的的一种机器人迷宫行走方法的二值化处理前的图像。图6为本专利技术实施例提供的的一种机器人迷宫行走方法的二值化处理后的图像。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参阅图1，本专利技术第一实施例提供了一种机器人迷宫行走方法，包括：在行进过程中，通过声纳检测判断机器人当前前进方向上的左右两侧是否存在障碍物；当判断前进方向的右侧不存在障碍物时，控制向右侧进行转弯；当判断前进方向的右侧存在障碍物且左侧不存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向左侧进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进；当判断前进方向的左侧和右侧都存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向后进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进。优选地，通过声纳传感器探测和识别前进方向的左右两侧的障碍物及其轮廓；其中，控制声纳传感器每隔100ms发出一个声波信号，当声波信号遇到障碍物后会反射回来，最后依据反射时间及波型计算障碍物的距离及位置，从而判断前进过程中的左右两侧是否有障碍物；在实验中得知NAO的声纳传感器的测量频率是40kHz，探测范围从25cm到255cm，但在25cm以下没有距离信息时，机器人只知道一个物体存在，所以使用声纳时，操作者可能会在探测到最大距离之前探测到地面，但也要注意可能探测到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人迷宫行走方法，其特征在于，包括：在行进过程中，通过声纳检测判断机器人当前前进方向上的左右两侧是否存在障碍物；当判断前进方向的右侧不存在障碍物时，控制向右侧进行转弯；当判断前进方向的右侧存在障碍物且左侧不存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向左侧进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进；当判断前进方向的左侧和右侧都存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向后进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进。

【技术特征摘要】
1.一种机器人迷宫行走方法，其特征在于，包括：在行进过程中，通过声纳检测判断机器人当前前进方向上的左右两侧是否存在障碍物；当判断前进方向的右侧不存在障碍物时，控制向右侧进行转弯；当判断前进方向的右侧存在障碍物且左侧不存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向左侧进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进；当判断前进方向的左侧和右侧都存在障碍物时，通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物；若前方存在障碍物，则控制向后进行转弯；若前方不存在障碍物，则控制继续向前行进。2.根据权利要求1所述的机器人迷宫行走方法，其特征在于，所述通过声纳检测判断机器人当前前进方向上的左右两侧是否存在障碍物，具体为：通过声纳传感器探测和识别前进方向的左右两侧的障碍物及其轮廓；其中，控制声纳传感器每隔100ms发出一个声波信号，当声波信号遇到障碍物后会反射回来，最后依据反射时间及波型计算障碍物的距离及位置，从而判断前进过程中的左右两侧是否有障碍物。3.根据权利要求1所述的机器人迷宫行走方法，其特征在于，所述通过视觉检测方法判断前方是否存在障碍物具体为：调整头部角度，通过摄像头获取迷宫当前的图像；其中，头部上设置有摄像头；对图像进行图像去噪、图像分割、二值化处理得到二值化图像；基于得到的二值化图像以及单...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄礼鸿，王淑杰，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建,35