移动机器人及其控制方法技术

本发明专利技术提出一种移动机器人及其控制系统，移动机器人包括可升降的激光雷达和双目摄像头，激光雷达在其有效检测范围内检测位于前行路线上的障碍物到移动机器人的距离并控制激光雷达下降至机器人本体中，双目摄像头在其到达有效检测范围后检测障碍物允许通行的最小高度并判断是否允许通过，激光雷达和双目摄像头的相互配合使移动机器人在不用减速或停止的情况下提前确定激光雷达的升降时机，高效通过有高度限制的障碍物。

【技术实现步骤摘要】
移动机器人及其控制方法
本专利技术涉及移动机器人及其控制方法，属于家用机器人领域。
技术介绍
家用的移动机器人通常包括扫地机、拖地机、割草机等，在现代化的生活中越来越受欢迎。为了获得更好地性能及更佳的用户体验，在移动机器人上设置可升降的激光雷达装置是越来越多厂商的选择，这样的好处是，即便是在狭小的空间限制区域可升降的激光雷达可收缩回机器人本体内以减小整体高度，从而顺利通过高度有限的障碍物，从而避免被卡住。现有技术中，如CN108652532A公开的智能清洁设备，其公开了在接触到高度障碍物时防止卡住的优化运动方法，但是对激光雷达升降的控制方法尤其是升降的时机确定缺少显著的技术方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种移动机器人及其控制方法，通过在双目摄像头及激光雷达的共同作用下提前确定升降的时机，改变现有技术在物理碰撞到障碍物后才确定升降控制。本专利技术提出的解决方案是：一种顶部设可升降激光雷达的移动机器人控制方法，包括：通过激光雷达检测位于前行路线上的障碍物到移动机器人的距离，若所述距离小于距离L1则控制激光雷达缩至移动机器人本体内；通过双目摄像头检测位于前行路线上的障碍物最小高度，若所述最小高度大于距离L2则控制移动机器人沿当前方向运行通过障碍物，否则控制执行回避动作；其中，所述距离L1为移动机器人的速度乘以激光雷达缩至移动机器人本体内的时间，所述距离L2为激光雷达缩至移动机器人本体内后的移动机器人高度。进一步的，所述激光雷达为可旋转安装在移动机器人上的线性激光雷达，包括靠近激光雷达顶端设置的发射端和接收端。进一步的，所述双目摄像头为图像传感器，固定安装在移动机器人的前进方向且两个摄像头处于同一水平位置。进一步的，所述双目摄像头包括图像处理模块，用于处理获取的图像信息。进一步的，还包括独立设置在移动机器人内或服务器内的图像处理模块，间接或直接地通过无线通信系统与所述双目摄像头连接。进一步的，所述回避动作包括机器人的转向、后退或停止。进一步的，在激光雷达缩至移动机器人本体内后，双目摄像头检测到可通行的空间高度大于激光雷达上升时移动机器人的总高度时，移动机器人通过障碍物时至少向前运行距离D，距离D为移动机器人前端到激光雷达末端的直线距离。本专利技术还提出一种移动机器人，包括机器人本体、可升降激光雷达和双目摄像头，激光雷达检测位于前行路线上的障碍物到移动机器人的距离小于距离L1时则缩至移动机器人本体内；双目摄像头检测位于前行路线上的障碍物与地面的最小高度小于距离L2时则控制移动机器人执行回避动作；其中，所述距离L1为移动机器人的速度乘以激光雷达缩至移动机器人本体内的时间，所述距离L2为激光雷达缩至移动机器人本体内后的移动机器人高度。本专利技术的有益效果是：激光雷达在其有效检测范围内检测位于前行路线上的障碍物到移动机器人的距离并控制激光雷达下降至机器人本体中，双目摄像头在其到达有效检测范围后检测障碍物允许通行的最小高度并判断是否允许通过，激光雷达和双目摄像头的相互配合使移动机器人在不用减速或停止的情况下提前确定激光雷达的升降时机，高效通过有高度限制的障碍物。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需的附图作简单介绍，显然，下面描述中的附图只是本专利技术实施例的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，所获得的其他实施例附图应当包含在本专利技术的技术方案中。图1为本专利技术的构造示意图；图2为本专利技术的信号逻辑图；图3为实施例1移动机器人检测到障碍物前的示意图；图4为实施例1的第一种状态示意图；图5为实施例1的第二种状态示意图；图6为实施例1的第三种状态示意图；图7为实施例1的第四种状态示意图；图8为实施例2的状态示意图。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，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一个实施例，而并非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。实施例1如图1所示，移动机器人包括激光雷达1、双目摄像头2和机器人本体3，其中双目摄像头2包括第一摄像头201和第二摄像头202，摄像头为图像采集装置的别称，通常可以为CCD或CMOS或其他类似的感光元件封装而成的功能模块。如图2所示，示出了移动机器人的信号方向，第一信息M1为激光雷达1获取的距离采样信息，激光雷达1采用可旋转地安装在移动机器人上的二维线性雷达，能在有效检测范围内检测与雷达同高度的障碍物信号；双目摄像头2获取的第二信息M2传输至控制器，所述第二信息M2是经过图像处理模块计算获得的，所述图像处理模块集成在双目摄像头以便实时处理数据信息；第三信息M3为控制器向激光雷达1发出的升降控制信号。优选的方案中还可以包括其他外部传感器获取的信号作为参照信号，比如红外传感器、超声波传感器等信号。优选的方案中图像处理模块还可独立设置在移动机器人内或远程服务器(物理服务器或云服务器)内，间接或直接地通过无线通信系统与所述双目摄像头2连接从而交互信号。优选的方案中激光雷达中具有数据处理模块，能直接向控制器发出升降信号，双目摄像头中具有数据处理模块。如图3至5所示，为本专利技术所述的移动机器人激光雷达升降的控制系统运行示意图，移动机器人沿F方向运行，包括激光雷达1、双目摄像头2和障碍物4，高度标记H0为障碍物4与运行地面的最小高度示意图，在不同的情况下如不同形状的、不同大小的、高度的障碍物，均考虑最低点或多个最低点的连线与运行地面的最小高度。在移动机器人的激光雷达1处于上升到工作位置时(即图示位置)，激光雷达1包括至少一个发射端和接收端，所述发射端和接收端的安装位置尽量靠近顶部位置，这样能最大程度地保证激光雷达1接收到障碍物距离信息时，也代表着必须降低雷达高度才能通过障碍物的信号。双目摄像头2会根据现有的定位方法获取障碍物4的大小、形状、高度及与移动机器人的距离，为进一步了解双目摄像头2的工作原理，具体讲述双目摄像头2定位方法的实现过程：双目摄像头2分别独立在同一时刻获取同一障碍物的不同角度的两幅图片信息进行立体匹配，图像处理系统会对两幅图片进行数据处理，具体过程为，对原始图片进行二值化处理、高斯模糊、canny算子轮廓检测，寻找障碍物轮廓并用最小四边形将障碍物完整框出，通过计算四边形的四个顶点坐标得到障碍物的像素大小，根据三角原理，可以计算出障碍物的宽度和高度，实现对允许通过空间的尺寸测量；通过计算四边形四个顶点的坐标得到物体中心点的像素坐标，通过测距原理得到障碍物中心点距离摄像头的距离。为进一步了解激光雷达1的工作原理，具体讲述激光雷达1测量距离方法的实现过程。采用TOF原理(TimeofFlight的缩写)，即激光雷达1发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算标的景物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动机器人的控制方法，其特征在于，包括：/n通过激光雷达检测位于前行路线上的障碍物到移动机器人的距离，若所述距离小于距离L1则控制激光雷达缩至移动机器人本体内；/n通过双目摄像头检测位于前行路线上的地面与障碍物的最小高度，若所述最小高度大于距离L2则控制移动机器人沿当前方向运行通过障碍物，否则控制执行回避动作；/n其中，所述距离L1为移动机器人的速度乘以激光雷达缩至移动机器人本体内的时间，所述距离L2为激光雷达缩至移动机器人本体内后的移动机器人高度。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人的控制方法，其特征在于，包括：
通过激光雷达检测位于前行路线上的障碍物到移动机器人的距离，若所述距离小于距离L1则控制激光雷达缩至移动机器人本体内；
通过双目摄像头检测位于前行路线上的地面与障碍物的最小高度，若所述最小高度大于距离L2则控制移动机器人沿当前方向运行通过障碍物，否则控制执行回避动作；
其中，所述距离L1为移动机器人的速度乘以激光雷达缩至移动机器人本体内的时间，所述距离L2为激光雷达缩至移动机器人本体内后的移动机器人高度。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述激光雷达为可旋转安装在移动机器人上的线性激光雷达，包括靠近激光雷达顶端设置的发射端和接收端。


3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述双目摄像头固定安装在移动机器人的前进方向且两个摄像头处于同一水平位置。


4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述双目摄像头包括图像处理模块，用于处理获取的图像信息。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：周华平，陈克铭，王利鹏，李孟钦，郑卓斌，王立磊，
申请(专利权)人：广东宝乐机器人股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44