一种移动机器人及障碍物探测方法技术

本发明专利技术公开了一种移动机器人，包括机器人本体、移动部件、测距传感器单元以及控制单元；所述机器人本体由移动部件支撑，测距传感器单元设置于所述机器人本体表面，控制单元设置于所述机器人本体内部，且所述测距传感器单元和所述控制单元通信连接；所述测距传感器单元包括四组，分别位于所述机器人本体前端、后端、左右两侧面和下底面；所述控制单元用于接收所述测距传感器单元的距离信息，根据所述距离信息确定所述机器人周围的障碍物信息。本发明专利技术还公开了一种基于所述移动机器人的障碍物探测方法。本发明专利技术能够以低成本的方式实现了移动机器人行走过程中全方位的障碍物探测，适用于不确定场景和动态变化场景，提高了应急侦检效率。

A mobile robot and obstacle detection method

【技术实现步骤摘要】
一种移动机器人及障碍物探测方法
本专利技术涉及应急救援
，特别地，涉及一种移动机器人及障碍物探测方法。
技术介绍
应急救援一般是指针对突发、具有破坏力的紧急事件采取预防、预备、响应和恢复的活动与计划。根据紧急事件的不同类型，分为卫生应急、交通应急、消防应急、地震应急、厂矿应急、家庭应急等领域的应急救援。在例如地震、大型建筑火灾、厂矿爆炸坍塌等一些紧急事故中，现场地形复杂且环境危险，如救援人员贸然进入，则易于导致无谓的伤亡。为此，已提出利用移动机器人等侦检设备进行现场侦检的方案。为了实现移动机器人的自主行走，一种方案是在机器人主体上安装雷达进行扇形或者全方位扫描获取周围障碍物信息，然而，在不确定场景下的现场环境是时刻动态变化的，该方案难以实现全方位探测，雷达也易于损坏且成本偏高；另一种方案是采用传感器探测障碍物信息，然而现有的传感器避障方案仅考虑了平坦地面上的移动，在应急救援的复杂场景中难以有效适用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种移动机器人及障碍物探测方法，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。在本专利技术的第一方面，提供了一种移动机器人，包括机器人本体、移动部件、测距传感器单元以及控制单元；所述机器人本体由移动部件支撑，测距传感器单元设置于所述机器人本体表面，控制单元设置于所述机器人本体内部，且所述测距传感器单元和所述控制单元通信连接；所述测距传感器单元包括四组，其中第一组测距传感器位于所述机器人本体前端；第二组测距传感器位于所述机器人本体后端，第三组测距传感器位于所述机器人本体左右两侧面，第四组测距传感器位于所述机器人本体下底面；所述控制单元用于控制所述机器人移动，接收所述测距传感器单元的距离信息，并根据所述机器人的移动方向以及所述距离信息生成障碍模型，得到所述机器人周围的障碍物信息。进一步地，所述第一组测距传感器包括3个，等间距地分布在所述机器人本体的前端，且中间的测距传感器距离所述机器人本体左右两侧面的距离相同；所述第二组测距传感器包括3个，等间距地分布在所述机器人本体的后端，且中间的测距传感器位于所述机器人本体纵向中轴线上；所述第三组测距传感器包括2个，分别位于所述机器人本体左右两侧面，且所述测距传感器距离前端的距离与距离后端的距离之比为1:2；所述第四组测距传感器为1个，位于所述机器人本体下底面靠近前端的位置，且距离所述机器人本体左右两侧面的距离相同。进一步地，所述测距传感器为超声波传感器。进一步地，所述第一组测距传感器中居中的测距传感器的超声波发射方向为所述机器人的前进方向，另两个测距传感器的超声波发射方向分别向外倾斜一定角度；所述第二组测距传感器的超声波发射方向为所述机器人的后退方向；所述第三组测距传感器的超声波发射方向为所述机器人的左右两侧；所述第四组测距传感器的超声波发射方向为垂直向下地朝向地面。进一步地，所述移动部件为轮子或履带，分为两组，对称地位于所述机器人本体左右两侧。在本专利技术的第二方面，提供了一种根据第一方面所述移动机器人的障碍物探测方法，包括：获取所述移动机器人的移动方向以及测距传感器单元测得的距离信息；根据所述移动方向选择相关的距离信息；根据所述相关的距离信息进行建模描述，得到障碍物信息。进一步地，所述根据所述移动方向选择相关的距离信息包括：所述移动方向为向前时，选择第一组测距传感器、第三组测距传感器和第四组测距传感器测得的距离信息；所述移动方向为向后时，选择第二组测距传感器测得的距离信息。进一步地，根据所述相关的距离信息进行建模描述，得到障碍物信息包括：所述移动方向为向前时，利用所述第一组测距传感器的3个传感器测得的距离信息生成前方障碍模型；利用所述第一组测距传感器中位于右侧的传感器和第三组测距传感器中位于所述机器人本体右侧面的传感器测得的距离信息，生成右前方障碍模型；利用所述第一组测距传感器中位于左侧的传感器和第三组测距传感器中位于所述机器人本体左侧面的传感器测得的距离信息，生成左前方障碍模型；利用所述第三组测距传感器测得的距离信息分别生成右方障碍模型和左方障碍模型；利用所述第四组测距传感器测得的距离信息，生成下方地势信息；根据所述前方障碍模型、右前方障碍模型、左前方障碍模型、右方障碍模型、左方障碍模型和下方地势信息生成障碍物信息。进一步地，所述利用所述第四组测距传感器测得的距离信息，生成下方地势信息包括：将所述第四组测距传感器测得的距离信息与预设阈值比较，若大于所述预设阈值，则判定为下陷地势。进一步地，还包括：根据当前时刻得到的障碍物信息以及之前预定时长内的障碍物信息，控制所述移动机器人的移动方向。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述移动机器人及障碍物探测方法通过在机器人的特定位置设置四组测距传感器，能够对机器人前方、后方、左方、右方的物体进行近距离感知，并且能够对下方的地势情况进行探测，进而根据移动方向利用各传感器测得的距离信息进行建模处理得到障碍物信息，从而以低成本的方式实现了移动机器人行走过程中全方位的障碍探测，适用于不确定场景和动态变化场景，提高了应急侦检效率。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术的移动机器人结构示意图；图2是根据本专利技术的传感器设置及探测方向示意图；图3是根据本专利技术一具体实施例的移动机器人结构示意图；图4是根据本专利技术的障碍物探测方法的流程图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。参考图1，其示出了本专利技术的移动机器人。该移动机器人包括机器人本体1、移动部件2、测距传感器单元3、4、5、6以及控制单元7；所述机器人本体1由移动部件2支撑，测距传感器单元3、4、5、6设置于所述机器人本体1表面，控制单元7设置于所述机器人本体1内部，且所述测距传感器单元3、4、5、6和所述控制单元7通信连接。所述机器人本体1可以为多种形状，此处附图中仅为示意。所述测距传感器单元3、4、5、6包括四组，其中第一组测距传感器3位于所述机器人本体1前端；第二组测距传感器4位于所述机器人本体1后端，第三组测距传感器5位于所述机器人本体1左右两侧面，第四组测距传感器6位于所述机器人本体1下底面；所述控制单元7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动机器人，其特征在于，包括机器人本体、移动部件、测距传感器单元以及控制单元；/n所述机器人本体由移动部件支撑，测距传感器单元设置于所述机器人本体表面，控制单元设置于所述机器人本体内部，且所述测距传感器单元和所述控制单元通信连接；/n所述测距传感器单元包括四组，其中第一组测距传感器位于所述机器人本体前端；第二组测距传感器位于所述机器人本体后端，第三组测距传感器位于所述机器人本体左右两侧面，第四组测距传感器位于所述机器人本体下底面；/n所述控制单元用于控制所述机器人移动，接收所述测距传感器单元的距离信息，并根据所述机器人的移动方向以及所述距离信息生成障碍模型，得到所述机器人周围的障碍物信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人，其特征在于，包括机器人本体、移动部件、测距传感器单元以及控制单元；
所述机器人本体由移动部件支撑，测距传感器单元设置于所述机器人本体表面，控制单元设置于所述机器人本体内部，且所述测距传感器单元和所述控制单元通信连接；
所述测距传感器单元包括四组，其中第一组测距传感器位于所述机器人本体前端；第二组测距传感器位于所述机器人本体后端，第三组测距传感器位于所述机器人本体左右两侧面，第四组测距传感器位于所述机器人本体下底面；
所述控制单元用于控制所述机器人移动，接收所述测距传感器单元的距离信息，并根据所述机器人的移动方向以及所述距离信息生成障碍模型，得到所述机器人周围的障碍物信息。


2.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述第一组测距传感器包括3个，等间距地分布在所述机器人本体的前端，且中间的测距传感器距离所述机器人本体左右两侧面的距离相同；
所述第二组测距传感器包括3个，等间距地分布在所述机器人本体的后端，且中间的测距传感器位于所述机器人本体纵向中轴线上；
所述第三组测距传感器包括2个，分别位于所述机器人本体左右两侧面，且所述测距传感器距离前端的距离与距离后端的距离之比为1:2；
所述第四组测距传感器为1个，位于所述机器人本体下底面靠近前端的位置，且距离所述机器人本体左右两侧面的距离相同。


3.根据权利要求2所述的移动机器人，其特征在于，所述测距传感器为超声波传感器。


4.根据权利要求3所述的移动机器人，其特征在于，所述第一组测距传感器中居中的测距传感器的超声波发射方向为所述机器人的前进方向，另两个测距传感器的超声波发射方向分别向外倾斜一定角度；
所述第二组测距传感器的超声波发射方向为所述机器人的后退方向；
所述第三组测距传感器的超声波发射方向为所述机器人的左右两侧；
所述第四组测距传感器的超声波发射方向为垂直向下地朝向地面。


5.根据权利要求4所述的移动机器人，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞飞，李晓龙，张磊，汪光，高磊，高峻峣，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11