一种适用于宠物引诱的激光导航方法技术

本发明专利技术公开一种适用于宠物引诱的激光导航方法，该激光导航方法用于控制装配有激光雷达的小型移动机器人在宠物活动的预设区域内进行路径规划，具体通过发射激光束来引诱宠物，在预设区域内设置预警圆域来探测宠物运动状态和固定障碍物，然后根据探测结果实时调整修正所述小型移动机器人的移动方向和目标位置，从而规划出用于引诱宠物在闭合的路径活动的导航路径，从而达到引诱宠物健身运动和训练宠物的效果。

A Laser Navigation Method for Pet Attraction

【技术实现步骤摘要】
一种适用于宠物引诱的激光导航方法
本专利技术涉及移动机器人定位导航的
，具体涉及一种适用于宠物引诱的激光导航方法。
技术介绍
比起人类的生活，宠物的生活更单调，市面上为帮助宠物舒压的宠物玩具琳琅满目，多以象征或实物的手法对外在表面做出设计改进，但在功能性和操作性上存在着不严谨的地方，而且都是单向玩具的形式，由于现在都市的宠物主白天忙于自己的工作，无法时时照料和监控自己的宠物，因而，如何通过规划路径来引导宠物在限定的区域内活动，以达到宠物健身运动、训练宠物的目的。
技术实现思路
为了克服上述技术缺陷，本专利技术技术方案使用激光引诱宠物，并在克服固定障碍物的前提下训练宠物在一个预设区域内活动，以达到贴身训练宠物的目的。一种适用于宠物引诱的激光导航方法，该激光导航方法用于控制装配有激光雷达的小型移动机器人在宠物活动的预设区域内进行路径规划，其中，激光雷达保持旋转扫描，通过激光束引诱宠物在预设区域内运动；该激光导航方法包括：根据激光雷达旋转扫描的距离信息，在导航起点位置预先建立栅格地图，该激光导航方法还包括：步骤S1、以小型移动机器人的激光雷达中心为圆心，设置一个预设半径的预警圆域，进入步骤S2；步骤S2、判断激光雷达是否探测到宠物进入预警圆域且与小型移动机器人之间的距离缩短，是则进入步骤S3；步骤S3、控制小型移动机器人沿着第一方向移动，然后进入步骤S4；其中，所述第一方向是小型移动机器人预设的初始方向；步骤S4、判断激光雷达是否在预警圆域内探测到固定障碍物，是则进入步骤S5，否则进入步骤S6；步骤S5、根据激光雷达实时探测到的固定障碍物的角度特征和距离特征，规划出子目标位置和可行运动方向，然后控制小型移动机器人沿着可行运动方向移动至子目标位置使得小型移动机器人绕开固定障碍物，然后进入步骤S7；其中，所述固定障碍物的角度特征为，在所述固定障碍物中，被所述激光雷达的扫描视角覆盖的边缘与所述小型移动机器人当前移动方向所成的角度；所述距离特征是根据所述激光雷达采用的常规测距原理计算得到的所述小型移动机器人与所述固定障碍物的距离；步骤S6、控制小型移动机器人保持当前的移动方向移动，直到宠物与小型移动机器人的距离大于安全距离，然后返回步骤S2；步骤S7、当检测到宠物进入预警圆域，且宠物与小型移动机器人的距离缩短时，控制小型移动机器人沿着第二方向移动，然后进入步骤S8；步骤S8、判断宠物是否处于导航起点位置，是则确定小型移动机器人在预设区域内完成一次宠物引诱任务，然后返回步骤S2，否则返回步骤S4。该技术方案基于激光雷达扫描的栅格地图，对固定障碍物和宠物进行协调规避，以达到限制宠物的活动范围，避免破坏家具环境，同时也提高所述小型移动机器人路径规划的精度和引诱宠物的效果。进一步地，所述宠物和所述固定障碍物的判断方法具体包括：控制所述激光雷达在所述预设区域内采集激光点，然后通过比较按照时间先后顺序排列的激光点的点间距与间距阈值的大小关系，识别所述宠物和所述固定障碍物对应构成的激光点连通块；其中，激光点连通块用于指示所述小型移动机器人中的激光雷达打在同一物体上的所有激光点的集合；然后计算各个激光点连通块内对应包含的激光点的坐标平均值，作为对应的激光点连通块对应的中心坐标；根据当前时刻的目标连通块的中心坐标与预设数量的时间点上对应的激光点连通块的中心坐标，计算块距离，当该块距离大于距离阈值时，该目标连通块为宠物；当该块距离小于或等于距离阈值时，该目标连通块为固定障碍物；其中，预设数量的时间点包括当前时刻的前后时间点。该技术方案使用激光点集合组成的连通块实现准确高效地检测区分宠物和固定障碍物，以便所述小型移动机器人后续能够更精确地对全局路径进行规划和对局部障碍进行检测。进一步地，所述步骤S5具体包括：根据所述激光雷达扫描所述固定障碍物的覆盖范围，在所述小型移动机器人的当前位置处按照上下左右四个方向分别扩展一个引导节点；在所述固定障碍物中与所述激光雷达正对的边缘，根据所述固定障碍物的角度特征设置一个与该边缘所在直线平行的第一可行运动方向，然后在第一可行运动方向上选择与所述小型移动机器人的当前位置的距离满足所述距离特征的过渡节点，然后控制所述小型移动机器人从当前位置开始沿着第一可行运动方向移动至过渡节点；将各个引导节点与过渡节点的曼哈顿距离设置为估计代价，将所述小型移动机器人的当前位置与过渡节点的曼哈顿距离设置为实际代价，选择被所述激光雷达扫描覆盖的所述固定障碍物的一侧，且估计代价与实际代价的和值最小的引导节点作为所述子目标位置，则确定过渡节点指向所述子目标位置的方向为第二可行运动方向，然后控制所述小型移动机器人从过渡节点开始沿着第二可行运动方向移动至所述子目标位置；当所述小型移动机器人移动至所述子目标位置后，在后续导航过程中通过重复上述步骤来实时修正子目标位置和可行运动方向；其中，所述可行运动方向包括第一可行运动方向和第二可行运动方向。该技术方案根据所述小型移动机器人和所述固定障碍物的相对位置关系，进行目标位置的预估并在此基础上进行路径的规划，将所述固定障碍物避让和路径节点的规划协调统一，让所述小型移动机器人具有更为安全的导航路径，使得所述小型移动机器人引诱宠物的路径更为平顺。进一步地，所述过渡节点不局限于一个，其具体的数量与所述固定障碍物的形状大小、所述过渡节点与所述小型移动机器人之间的距离相关。有利于为所述小型移动机器人提供更多的避障缓冲地带，提高导航路径的平滑度。进一步地，所述第二方向是，与所述第二可行运动方向相同，或者成预设角度，使得所述宠物移动到所述导航起点位置时，所述第一方向、所述可行运动方向和所述第二方向的节点拟合的实时移动路线形成一个闭合的路径；其中，所述第二方向在各个所述子目标位置的修正方向与所述宠物的运动状态相关。该技术方案为所述小型移动机器人提供有效的、便于实现的宠物引诱路径方向，以达到控制所述宠物在一个闭合的路径内。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种适用于宠物引诱的激光导航方法的流程图。图2为本专利技术实施例提供的小型移动机器人与宠物在一个预设区域的移动轨迹示意图。图3为本专利技术实施例的小型移动机器人根据固定障碍物规划子目标位置的示意图。具体实施方式为了更清楚的对本专利技术进行说明，下面给出具体实施例以进行进一步的说明。根据本专利技术实施例的提醒装置的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。另外术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以拆卸连接，或成二体:可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本申请一个典型的配置中，一种适用于宠物引诱的小型移动机器人需要装配一个激光雷达，来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于宠物引诱的激光导航方法，该激光导航方法用于控制装配有激光雷达的小型移动机器人在宠物活动的预设区域内进行路径规划，其中，激光雷达保持旋转扫描，通过激光束引诱宠物在预设区域内运动；该激光导航方法包括：根据激光雷达旋转扫描的距离信息，在导航起点位置预先建立栅格地图，其特征在于，该激光导航方法还包括：步骤S1、以小型移动机器人的激光雷达中心为圆心，设置一个预设半径的预警圆域，进入步骤S2；步骤S2、判断激光雷达是否探测到宠物进入预警圆域且与小型移动机器人之间的距离缩短，是则进入步骤S3；步骤S3、控制小型移动机器人沿着第一方向移动，然后进入步骤S4；其中，所述第一方向是小型移动机器人预设的初始方向；步骤S4、判断激光雷达是否在预警圆域内探测到固定障碍物，是则进入步骤S5，否则进入步骤S6；步骤S5、根据激光雷达实时探测到的固定障碍物的角度特征和距离特征，规划出子目标位置和可行运动方向，然后控制小型移动机器人沿着可行运动方向移动至子目标位置使得小型移动机器人绕开固定障碍物，然后进入步骤S7；其中，所述固定障碍物的角度特征为，在所述固定障碍物中，被所述激光雷达的扫描视角覆盖的边缘与所述小型移动机器人当前移动方向所成的角度；所述距离特征是根据所述激光雷达采用的常规测距原理计算得到的所述小型移动机器人与所述固定障碍物的距离；步骤S6、控制小型移动机器人保持当前的移动方向移动，直到宠物与小型移动机器人的距离大于安全距离，然后返回步骤S2；步骤S7、当检测到宠物进入预警圆域，且宠物与小型移动机器人的距离缩短时，控制小型移动机器人沿着第二方向移动，然后进入步骤S8；步骤S8、判断宠物是否处于导航起点位置，是则确定小型移动机器人在预设区域内完成一次宠物引诱任务，然后返回步骤S2，否则返回步骤S4。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于宠物引诱的激光导航方法，该激光导航方法用于控制装配有激光雷达的小型移动机器人在宠物活动的预设区域内进行路径规划，其中，激光雷达保持旋转扫描，通过激光束引诱宠物在预设区域内运动；该激光导航方法包括：根据激光雷达旋转扫描的距离信息，在导航起点位置预先建立栅格地图，其特征在于，该激光导航方法还包括：步骤S1、以小型移动机器人的激光雷达中心为圆心，设置一个预设半径的预警圆域，进入步骤S2；步骤S2、判断激光雷达是否探测到宠物进入预警圆域且与小型移动机器人之间的距离缩短，是则进入步骤S3；步骤S3、控制小型移动机器人沿着第一方向移动，然后进入步骤S4；其中，所述第一方向是小型移动机器人预设的初始方向；步骤S4、判断激光雷达是否在预警圆域内探测到固定障碍物，是则进入步骤S5，否则进入步骤S6；步骤S5、根据激光雷达实时探测到的固定障碍物的角度特征和距离特征，规划出子目标位置和可行运动方向，然后控制小型移动机器人沿着可行运动方向移动至子目标位置使得小型移动机器人绕开固定障碍物，然后进入步骤S7；其中，所述固定障碍物的角度特征为，在所述固定障碍物中，被所述激光雷达的扫描视角覆盖的边缘与所述小型移动机器人当前移动方向所成的角度；所述距离特征是根据所述激光雷达采用的常规测距原理计算得到的所述小型移动机器人与所述固定障碍物的距离；步骤S6、控制小型移动机器人保持当前的移动方向移动，直到宠物与小型移动机器人的距离大于安全距离，然后返回步骤S2；步骤S7、当检测到宠物进入预警圆域，且宠物与小型移动机器人的距离缩短时，控制小型移动机器人沿着第二方向移动，然后进入步骤S8；步骤S8、判断宠物是否处于导航起点位置，是则确定小型移动机器人在预设区域内完成一次宠物引诱任务，然后返回步骤S2，否则返回步骤S4。2.根据权利要求1所述激光导航方法，其特征在于，所述宠物和所述固定障碍物的判断方法具体包括：控制所述激光雷达在所述预设区域内采集激光点，然后通过比较按照时间先后顺序排列的激光点的点间距与间距阈值的大小关系，识别所述宠物和所述固定障碍物对应构成的激光点连通块；其中，激光点连通块用于指示所述小型移动机器人中的激光雷达打在同一物体上的所有...

【专利技术属性】
技术研发人员：许登科，肖刚军，赵伟兵，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44