多路超声波的障碍检测方法、移动机器人及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种多路超声波的障碍检测方法、移动机器人及存储介质，涉及移动机器人技术领域。其技术要点包括以下步骤；定义超声波探头至和移动机器人移动方向对应的超声波检测组；基于移动传感器信息，判断移动机器人的移动方向；修改超声波轮询协议中各个超声波检测组的轮询频率，使得对应移动机器人的移动方向的超声波检测组的轮询频率大于机器人其他移动方向的超声波检测组；基于修改后超声波轮询协议，轮询开启超声波探头探测，本发明专利技术具有提升对超声波探头频率的利用率，减小移动机器人撞到物体可能性的优点。

Multi channel ultrasonic obstacle detection method, mobile robot and storage medium

【技术实现步骤摘要】
多路超声波的障碍检测方法、移动机器人及存储介质
本专利技术涉及移动机器人
，更具体地说，它涉及一种多路超声波的障碍检测方法、移动机器人及存储介质。
技术介绍
移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。而对于移动机器人而言主要需要的功能包括路径规划和实时避障。其中路径规划是移动机器人根据目的自己决策规划形成的移动路径。而实时避障是通过红外、超声波、激光及视觉传感器来判断移动方向上是否存在障碍，然后进行路径重新规划的方式实现。目前，公布号为CN105629970A的中国专利公开一种基于超声波的机器人定位避障方法，实现了基于超声波传感器的移动机器人定位，较快地实现了超声波与单目视觉下的机器人同时定位与地图创建，实现家庭环境下的自主导航和避障路径规划。现有技术中类似于上述的具有超声波传感器的移动机器人，其设置的超声波检测障碍和移动机器人之间的距离。现有的移动机器人安装的超声波探头的数量会增多，以检测移动机器人周向的各个方向,有时甚至达到十多路的超声波探头。而超声波在探测物体时，本身需要等待超声波发射出去又反射回来的时间，而当超声波探头数量较多时，采用轮询法需耗时较多，无论是用串口485或IIC通信都不能满足工作时快速信息获取的要求，有撞物体的可能。
技术实现思路
针对现有的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种多路超声波的障碍检测方法，其具有提升对超声波探头频率的利用率，减小移动机器人撞到物体可能性的优点。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种多路超声波的障碍检测方法，包括以下步骤；定义超声波探头至和移动机器人移动方向对应的超声波检测组；基于移动传感器信息，判断移动机器人的移动方向；修改超声波轮询协议中各个超声波检测组的轮询频率，使得对应移动机器人的移动方向的超声波检测组的轮询频率大于机器人其他移动方向的超声波检测组；基于修改后超声波轮询协议，轮询开启超声波探头探测。通过采用上述技术方案，现有的多路的超声波探头的移动机器人，其在移动的过程中，采用的轮询方式一般为逐一轮询，保证全面的获取到每一个方向上的超声波探头发出的障碍信息。但是在超声波探头路数增多的同时会导致无效的信息增多，影响移动机器人的超声波检测效果。而本方案中通过超声波探头所在的周向位置划分超声波检测组，并根据移动机器人的移动方向，增大移动机器人启动方向上超声波检测组的轮询频率。从而在不增加超声波探头数量和处理器能力的情况下，间接的提升了移动机器人轮询的有效频率，提升对超声波探头频率的利用率，减小移动机器人撞到物体的可能性。本专利技术进一步设置为：所述移动传感器包括三轴陀螺仪，移动机器人的移动方向信息基于三轴陀螺仪的输出获取。通过采用上述技术方案，三轴陀螺仪能够同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速；同时三轴陀螺仪也是移动机器人的必备硬件，基于三轴陀螺仪获取移动方向信息，无需添加额外原件，且检测数据准确。本专利技术进一步设置为：所述超声波探头的超声波检测组的数量至少包括前进超声波检测组、后退超声波检测组、左移超声波检测组和右移超声波检测组。通过采用上述技术方案，根据移动机器人移动的环境的复杂度来确定超声波检测组的数量，移动机器人前后左右四个方向都有声波检测组能够确保检测四个方向上的障碍信息。本专利技术进一步设置为：移动机器人的移动方向信息基于三轴陀螺仪的X轴的输出角度获取，当X轴的输出角度处于0°至10°之间和350°至360°之间且包括350°和10°时，判断移动机器人为前进方向；当X轴的输出角度为10°至170°之间，判断移动机器人为右转方向；当X轴的输出角度处于170°至190°之间且包括170°和190°时，判断移动机器人为后退方向；当X轴的输出角度处于190°至350°之间，判断移动机器人为左转方向。通过采用上述技术方案，通过上述角度的划分能够快速的帮助移动机器人确定移动方向，从而修改后超声波轮询协议。本专利技术进一步设置为：所述移动传感器还包括安装于电机上的编码器，对应超声波检测组轮询频率的数值基于编码器输出脉冲的频率大小改变。通过采用上述技术方案，通过获取编码器的脉冲频率大小能够计算出移动机器人的移动速度，从而根据移动机器人速度的快慢情况来达到修改对应超声波检测组轮询频率的数值，以适应不同情况下的需求。本专利技术进一步设置为：对应移动机器人的移动方向的超声波检测组轮询频率至少为其他移动机器人其他移动方向上超声波检测组轮询频率的2倍。通过采用上述技术方案，轮询频率越高，对应移动机器人的移动方向的超声波检测组的准确性就越高,而移动方向上最有可能出现障碍的，因此提升移动机器人的移动方向的超声波检测组的频率等于提升了整体的检测有效性。本专利技术进一步设置为：基于编码器输出脉冲的频率大小设置有低速区间、中速区间和高速区间，低速区间对应低倍轮询频率，中速区间对应中倍轮询频率，高速区间对应高倍轮询频率，且高倍轮询频率大于中倍轮询频率，中倍轮询频率高于低倍轮询频率。通过采用上述技术方案，在移动机器人速度较低时，保证了机器人移动过程中检测的全面性，而在移动机器人速度较快的情况下主要以提升移动方向的轮询频率来提升检测的有效性。本专利技术进一步设置为：超声波通信协议通过485串口通信方式依次发送串口地址、寄存器和探测指令。通过采用上述技术方案，485采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的能力。本专利技术目的二是提供一种移动机器人，具有超声波探头频率的有效利用率高的特点。本专利技术的上述专利技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种移动机器人，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述多路超声波的障碍检测方法的计算机程序。本专利技术目的三是提供一种计算机存储介质，能够存储相应的程序，具有便于实现超声波探头频率的有效利用率高的特点。本专利技术的上述专利技术目的三是通过以下技术方案得以实现的：一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种多路超声波的障碍检测方法方法的计算机程序。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本方案通过增加移动方向上超声波探头轮询频率的方式，使得移动机器人在安装多达十多路路超声波探头后，仍可以在保证安全的前提下快速移动；（2）本方案通过增加移动方向上超声波探头轮询频率的方式，把机器人行驶时需要的有效超声波频率提高一倍左右。附图说明图1为多路超声波的障碍检测方法的流程示意图；图2为凸显一种移动机器人的超声波探头分布结构示意图。附图标记：1、移动机器人；100、超声波探头；200、前进超声波检测组；300、后退超声波检测组；400、左移超声波检测组；500、右移超声波检测组。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术进行详细描述。实施例，一种多路超声波的障碍检测方法，其应用于移动机器人1上。而本方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路超声波的障碍检测方法，其特征在于：包括以下步骤；/n定义超声波探头(100)至和移动机器人(1)移动方向对应的超声波检测组；/n基于移动传感器信息，判断移动机器人(1)的移动方向；/n修改超声波轮询协议中各个超声波检测组的轮询频率，使得对应移动机器人(1)的移动方向的超声波检测组的轮询频率大于机器人其他移动方向的超声波检测组；/n基于修改后超声波轮询协议，轮询开启超声波探头(100)探测。/n

【技术特征摘要】
1.一种多路超声波的障碍检测方法，其特征在于：包括以下步骤；
定义超声波探头(100)至和移动机器人(1)移动方向对应的超声波检测组；
基于移动传感器信息，判断移动机器人(1)的移动方向；
修改超声波轮询协议中各个超声波检测组的轮询频率，使得对应移动机器人(1)的移动方向的超声波检测组的轮询频率大于机器人其他移动方向的超声波检测组；
基于修改后超声波轮询协议，轮询开启超声波探头(100)探测。


2.根据权利要求1所述的多路超声波的障碍检测方法，其特征在于：所述移动传感器包括三轴陀螺仪，移动机器人(1)的移动方向信息基于三轴陀螺仪的输出获取。


3.根据权利要求2所述的多路超声波的障碍检测方法，其特征在于：所述超声波探头(100)的超声波检测组的数量至少包括前进超声波检测组(200)、后退超声波检测组(300)、左移超声波检测组(400)和右移超声波检测组(500)。


4.根据权利要求3所述的多路超声波的障碍检测方法，其特征在于：移动机器人(1)的移动方向信息基于三轴陀螺仪的X轴的输出角度获取，当X轴的输出角度处于0°至10°之间和350°至360°之间且包括350°和10°时，判断移动机器人(1)为前进方向；当X轴的输出角度为10°至170°之间，判断移动机器人(1)为右转方向；当X轴的输出角度处于170°至190°之间且包括170°和190°...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆先，向良华，罗方龙，张殿礼，
申请(专利权)人：弗徕威智能机器人科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31