一种可调节高度位置的机器人及避障方法技术

本发明专利技术公开了一种可调节高度位置的机器人，包括机器人本体以及设置在机器人本体上的激光雷达，所述激光雷达与机器人本体之间设置有高度调节组件；以及提供一种避障方法。本发明专利技术所用的激光雷达能够不占用机器人高度，运行覆盖率广，避障效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节高度位置的机器人及避障方法
本专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种可调节高度位置的机器人及避障方法。
技术介绍
激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。在机器人领域(agv智能小车，扫地机器人，各种服务机器人)，激光雷达用来创建地图，路径规划，自主导航，归航充电，自主避障。一些知名扫地机企业，科沃斯，小米等的产品上都有用激光雷达建立地图，弓子形路径规划；也有自动导引运输车(agv智能小车)上采用激光雷达来进行自主定位，规划；在无人驾驶汽车更是大量的运用激光雷达装置来进行自主的规划路线；以及在无人飞行器也是有高精度的激光雷达来进行自主避障，自主定高等等。但是激光雷达装置固定在机器上只能建立单一的二维平面地图，自主避障有很大的局限性。特别是在激光雷达在扫地机器人上是固定在机器的顶面，增加了整机的高度，沙发，床底限制钻入，从而使得由于激光雷达的高度使机器的运行覆盖率偏低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可调节高度位置的机器人及避障方法，所用的激光雷达能够不占用机器人高度，运行覆盖率广，避障效果好。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可调节高度位置的机器人，包括机器人本体以及设置在机器人本体上的激光雷达，所述激光雷达与机器人本体之间设置有高度调节组件。进一步的，所述高度调节组件设置在机器人本体内部，所述高度调节组件用于带动激光雷达在高度方向上移动。进一步的，所述高度调节组件为丝杆螺旋升降器、升降连杆升降器、齿轮齿条升降器或链条升降器。进一步的，所述激光雷达通过高度调节组件调节高度后，激光雷达能够隐藏设置在机器人本体内。根据上述可调节高度位置的机器人，还提供一种避障方法，其包括以下步骤：步骤1)激光雷达在当前高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图；步骤2)高度调节组件控制激光雷达移动调节高度至下一高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图，并持续重复步骤2直至达到高度调节组件的调节高度设定上限；步骤3)将步骤1)和步骤2)中建立的二维结构环境地图合并建立三维结构环境地图；步骤4)在三维结构环境地图中对不同高度、位置的障碍物进行标识，根据不同高度、位置的障碍物进行规划路径；其中，当机器人本体能够通过但激光雷达无法通过时，高度调节组件带动激光雷达隐藏在机器人本体内。进一步的，所述二维结构环境地图由激光雷达在一固定高度或角度生成，在该固定高度平面内由点生成线，边，角，再生成整个平面地图，得到有物体形状的点云平面图，多个二维结构环境地图的点云平面图利用叠加组合运算修正，生成整个立体的环境地图，即三维结构环境地图。进一步的，在三维结构环境地图中，标定障碍物的方法为:在生成的地图中，将具有点线组合而成的物体形状均标定为障碍物，再把这些数据导入到机器人的大脑中，以便机器人时时都能识别周围的环境地图，机器人行走中则可选择最优路径规划，规避障碍物。本专利技术的有益效果：1、可以调节激光雷达的高度，不占机器高度空间，可以钻入较矮的桌腿，沙发，座椅，床底，运行覆盖率能得到大大的提升；2、搭载激光雷达建立三维地图，能进行精确的自我定位，机器人对环境的识别度更高，提高运行效率，保证移动稳定性，避免出现碰撞事故。附图说明图1是本专利技术的机器人整体结构示意图；图2是本专利技术的激光雷达伸出时使用示意图；图3是本专利技术的激光雷使用过程中高度下降的使用示意图；图4是本专利技术的激光雷影藏时的使用示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。参照图1至图4所示，本专利技术的可调节高度位置的机器人的一实施例，包括机器人本体1以及设置在机器人本体上的激光雷达2，激光雷达与机器人本体之间设置有高度调节组件3，高度调节组件用于调节激光雷达扫描平面高度方向上的位置，因此能够在不同的高度上扫描出不同但平行的二维结构环境地图；并且由于激光雷达能够升降，激光雷达通过高度调节组件调节高度后，激光雷达能够隐藏设置在机器人本体内，因此机器人本体能够在更宽泛的活动空间中移动，运行覆盖率能得到大大的提升。上述的高度调节组件为丝杆螺旋升降器、升降连杆升降器、齿轮齿条升降器或链条升降器，当然也可以是其他用于升降的部件。在一实施例中，机器人可以根据不同高度的二维结构环境地图进行判断障碍物，通过多层二维结构环境地图的障碍物汇集，达到有效壁障的目的，降低了单一二维结构环境地图中存在遗漏障碍物的问题。在一实施例中，为了进一步提高运行稳定性和壁障良率，在根据上述可调节高度位置的机器人，还提供一种避障方法，其包括以下步骤：首先由激光雷达在当前高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图，可以从高度最高点朝向最低点移动，也可以从高度最低点朝向最高点移动；高度调节组件控制激光雷达移动调节高度至下一高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图，并持续移动建立不同高度下额二维结构环境地图，直至达到高度调节组件的调节高度设定上限，根据需求，移动调节高度可以设定；随后将上述所建立的所有的二维结构环境地图合并建立三维结构环境地图；在三维结构环境地图中需要对不同高度、位置的障碍物进行标识，根据不同高度、位置的障碍物进行规划路径；在三维结构环境地图中能够全面的找出障碍物，壁障效果明显，更方便机器人在平面地图的定位，导航。同时又有高度方向的定位，避障，让机器更能适应一个处于动态的环境当中，比如说机器人在运行过程当中，前方有一处悬空的栏杆(障碍物)，如果机器人仅有二维结构环境地图，机器人是不能识别，还是会往前碰撞，恶劣的话会把机器人碰坏，这时有三维结构地图，机器人就有高度方向的结构环境地图就可以躲避障碍物，进行自主的避障；为了能够更好地使用，当机器人本体能够通过但激光雷达无法通过时，高度调节组件带动激光雷达隐藏在机器人本体内，机器人的高度能够变化。通过上述方式，机器人搭载激光雷达建立三维结构环境地图，能进行精确的自我定位，机器人对环境的识别度更高了；扫地机器人的运行覆盖率能得到大大的提升，可以钻入较矮的桌腿，沙发，座椅，床底；可以更好推动产业技术水平的提升，促进行业的发展，并且为研究前沿的技术提供更好平台。具体的，二维结构环境地图合并建立三维结构环境地图的方法如下：激光雷达在一固定高度或角度，则可生成该平面360度方向有物体形状的点云平面图，由点生成线，边，角，再生成整个平面地图，调节一个单元的高度或角度，则在空间Z轴上进行变化，有了几个高度角度的物体所有点云平面图，利用叠加组合运算修正，生成整个立体的环境地图，即三维结构环境地图。特别在建立三维结构环境地图中，由于机器人会移动，因此二维结构环境地图并不是在同一圆心上建立的，在建立时，第一个二维结构环境地图首先标定第一建立圆心，然后进行二维结构环境地图建立，随后在下一个二维结构环境地图建立时，记录第二建立圆心，并记录第二建立圆心以第一建立圆心基准点的偏移距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节高度位置的机器人，其特征在于，包括机器人本体以及设置在机器人本体上的激光雷达，所述激光雷达与机器人本体之间设置有高度调节组件。

【技术特征摘要】
1.一种可调节高度位置的机器人，其特征在于，包括机器人本体以及设置在机器人本体上的激光雷达，所述激光雷达与机器人本体之间设置有高度调节组件。2.如权利要求1所述的可调节高度位置的机器人，其特征在于，所述高度调节组件设置在机器人本体内部，所述高度调节组件用于带动激光雷达在高度方向上移动。3.如权利要求2所述的可调节高度位置的机器人，其特征在于，所述高度调节组件为丝杆螺旋升降器、升降连杆升降器、齿轮齿条升降器或链条升降器。4.如权利要求2所述的可调节高度位置的机器人，其特征在于，所述激光雷达通过高度调节组件调节高度后，激光雷达能够隐藏设置在机器人本体内。5.一种避障方法，其特征在于，包括上述权利要求1-4任意一项所述的可调节高度位置的机器人，其包括以下步骤：步骤1)激光雷达在当前高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图；步骤2)高度调节组件控制激光雷达移动调节高度至下一高度位置上进行以机器人为圆心建立二维结构环境地图，并持续重复步骤2直至...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立宁，瞿卫新，吴兵勇，杨兆锁，
申请(专利权)人：苏州苏相机器人智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32