用于检测沿着机器人行进的路线的冲突的设备和方法技术

提供一种用于检测沿着机器人行进的路线的冲突的设备和方法。该方法包括：生成附近移动对象的预测轨迹；生成机器人的轨迹；并且对附近移动对象的预测轨迹和机器人的轨迹执行附近移动对象和机器人的比较以检测可以避免的冲突。该比较包括：确定附近移动对象和机器人的更新位置和速率。该比较还包括：从更新位置确定附近移动对象是否在包括机器人的清晰区域内，并且从更新速率确定到附近移动对象与机器人之间的最近接近点的时间是否小于时间阈值。然后，当附近移动对象在清晰区域内并且到最近接近点的时间小于时间阈值时，检测到冲突。突。突。

【技术实现步骤摘要】
用于检测沿着机器人行进的路线的冲突的设备和方法


[0001]本公开总体上涉及机器人学，并且尤其涉及诸如自主或半自主车辆的自主机器人的设计、构造、操作和使用中的一个或多个。

技术介绍

[0002]许多现代机器人和其他机器被设计为以增强的自主性操作并且较不依赖于训练良好的操作员来安全地操作。这些现代机器人中的一些现代机器人是有人驾驶的，而其他的现代机器人是无人驾驶的。具体地，各种无人交通工具包括无人地面交通工具(UGV)、无人飞行器(UAV)、无人水面交通工具(USV)、无人水下交通工具(UUV)、无人航天器等。近年来，无人交通工具的使用已经增长，并且这些无人交通工具被广泛用于包括军用和民用两者的各种应用中。
[0003]机器人学领域的一个焦点在于自主性的改进，这通常包括机器人操作的多个示例。机器人操作的这些示例包括给定机器人的自动控制以支持远程人类控制。另一示例是优化系统(和相关联的方法)，以确定针对给定机器人或机器人集合，应当如何排序和/或分配任务。机器人操作的又一示例是自动、实时或近乎实时的数据处理以及支持自动路线规划、使命执行和其他活动的开发。
[0004]尽管有进步，但是现有自主系统通常被配置为仅解决这些活动中的一个示例，从而将其底层自主算法和软件架构的设计集中在窄使命集上。这限制了现有自主系统的可扩展性，因为该现有自主系统未被良好地配备来支持将新模块添加到自主系统中。此外，现有自主系统可以或可以不被构造为通过参数化快速地适应新平台。
[0005]因此，期望具有一种考虑以上所讨论的至少一些问题以及其他可能的问题的系统和方法。

技术实现思路

[0006]本公开的示例实现方式涉及沿着机器人行进的路线的冲突检测。一些示例实现方式使用轨迹生成来生成一个或多个附近移动对象和机器人的轨迹，并且使用轨迹来检测冲突的冲突检测。传感器数据可以由各种不同的传感器(例如，雷达、激光雷达、红外传感器、相机、ADS
‑
B)获取，并且从针对附近移动对象的多个观察中滤波和/或关联。传感器数据可以用于生成附近移动对象在未来一段时间内的直线矢量投影。
[0007]该矢量投影可以与附近移动对象的预测轨迹相对应，可以评估该预测轨迹以确定投影轨迹是否具有产生冲突的可能性。该冲突检测可以生成机器人的轨迹，在一些示例中，该轨迹可能在由预定路线命令或飞行计划提供的路线上。评估可以使用包括机器人的清晰区域(例如，非常清晰的区域、边界、违规体积)，并且在一些示例中，清晰区域的大小可以是动态的，这可以考虑传感器不确定性、可能发生冲突的未来距离等。轨迹生成和冲突检测的总体战略可以允许使用移动对象的位置和速率数据的不同源来生成用于冲突检测的移动对象的精确的预测轨迹。
[0008]因此，本公开包括但不限于以下示例实现方式。
[0009]一些示例实现方式提供一种检测沿着机器人行进的路线的冲突的方法，该方法包括：接收指示一个或多个附近移动对象的第一位置和第一速率的第一数据或者从第一数据确定一个或多个附近移动对象的第一位置和第一速率；并且针对一个或多个附近移动对象中的每个附近移动对象，从第一位置并且使用附近移动对象的第一速率生成附近移动对象的矢量投影，该矢量投影与附近移动对象的预测轨迹相对应；从指示机器人的第二位置和第二速率的第二数据生成机器人在机器人行进的路线上的轨迹；分别对附近移动对象的预测轨迹和机器人的轨迹执行附近移动对象和机器人的比较，当附近移动对象在包括机器人的清晰区域内并且到附近移动对象与机器人之间的最近接近点的时间小于时间阈值时，执行比较以检测冲突；并且当检测到冲突时，输出冲突的指示以用于机器人的引导、导航和控制中的至少一个以避免冲突。
[0010]在任何先前示例实现方式或任何先前示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，通过路线命令、飞行计划和使命路线中的至少一个来描述机器人行进的路线，并且生成机器人的轨迹包括：使用路线命令、飞行计划和使命路线中的至少一个生成机器人的轨迹。
[0011]在任何先前示例实现方式或任何先前示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，接收第一数据包括：接收来自与机器人操作地通信的传感器并且具有第一数据格式或者与附近移动对象数据链接并且具有第二数据格式的第一数据；并且将第一数据从第一数据格式或第二数据格式转换为第三数据格式，从第三数据格式生成矢量投影并且从而生成附近移动对象的预测轨迹。
[0012]在任何先前示例实现方式或任何先前示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，该方法进一步包括：仅当附近移动对象的第一位置在包括在第二位置处的机器人的给定受关注区域内时，才将第一数据应用于传递第一数据以生成矢量投影的滤波器。
[0013]在任何先前示例实现方式或任何先前示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，第一数据进一步指示第一数据的时间和精度，并且该方法进一步包括：仅当时间在当前时间的时间阈值内并且精度在精度阈值内时，才将第一数据应用于传递第一数据以生成矢量投影的滤波器。
[0014]在任何先前示例实现方式或任何先前示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，第一位置和第一速率是位置和速率的观察，并且接收第一数据包括：接收来自包括一个或多个附近移动对象的位置和速率的相应观察的多个源的数据；使位置和速率的相应观察相关联；并且基于至少具有指示相应观察是针对附近移动对象的阈值关联度的相应观察；从相应观察中选择位置和速率的观察作为附近移动对象的相应的第一位置和第一速率。
[0015]在任何先前示例实现方式或任何先前示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，第一数据进一步指示位置和速率的相应观察的精度，并且选择观察包括：选择由精度中的最高精度指示的最准确的观察。
[0016]在任何先前示例实现方式或任何先前示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，一个或多个附近移动对象是多个附近移动对象，并且其中，该方法进一步包
括：仅针对多个附近移动对象中的给定数量的附近移动对象将第一数据应用于传递第一数据以生成矢量投影的滤波器，并且针对每个附近移动对象生成矢量投影并且从而生成附近移动对象的预测轨迹。
[0017]在任何先前示例实现方式或任何先前示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，执行比较包括：执行包括多个时间步长的逐步比较，并且清晰区域的大小上是动态的，因为相对于多个时间步长中的较早的时间步长，清晰区域的大小对于多个时间步长中的较晚的时间步长是不同的。
[0018]在任何先前示例实现方式或任何先前示例实现方式的任何组合的方法的一些示例实现方式中，该方法进一步包括：确定至少一个机动以避免冲突；并且使得机器人执行至少一个机动。
[0019]一些示例实现方式提供一种用于检测沿着机器人行进的路线的冲突的设备，该设备包括：存储器，其中存储有计算机可读程序代码；以及处理电路，被配置为访问存储器并且执行计算机可读程序代码以使得该设备至少执行根据任何先前示例实现方式或任何先本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测沿着机器人行进的路线的冲突的设备，所述设备包括：存储器，其中存储有计算机可读程序代码；以及处理电路，被配置为访问所述存储器并且执行所述计算机可读程序代码以使得所述设备至少：接收指示一个或多个附近移动对象的第一位置和第一速率的第一数据或者从所述第一数据确定所述一个或多个附近移动对象的所述第一位置和所述第一速率；并且针对所述一个或多个附近移动对象中的每个附近移动对象，从所述第一位置并且使用所述附近移动对象的所述第一速率生成所述附近移动对象的矢量投影，所述矢量投影与所述附近移动对象的预测轨迹相对应；从指示所述机器人的第二位置和第二速率的第二数据生成所述机器人在所述机器人行进的所述路线上的轨迹；分别对所述附近移动对象的所述预测轨迹和所述机器人的所述轨迹执行所述附近移动对象和所述机器人的比较，当所述附近移动对象在包括所述机器人的清晰区域内并且到所述附近移动对象与所述机器人之间的最近接近点的时间小于时间阈值时，执行所述比较以检测所述冲突；并且当检测到所述冲突时，输出所述冲突的指示以用于所述机器人的引导、导航和控制中的至少一个以避免所述冲突。2.根据权利要求1所述的设备，其中，通过路线命令、飞行计划和使命路线中的至少一个来描述所述机器人行进的所述路线，并且使得生成所述机器人的所述轨迹的所述设备包括使得使用所述路线命令、所述飞行计划和所述使命路线中的至少一个生成所述机器人的所述轨迹的所述设备。3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中，使得接收所述第一数据的所述设备包括使得至少执行以下步骤的所述设备：接收来自与所述机器人操作地通信的传感器并且具有第一数据格式或者与所述附近移动对象数据链接并且具有第二数据格式的所述第一数据；并且将所述第一数据从所述第一数据格式或所述第二数据格式转换为第三数据格式，从所述第三数据格式生成所述矢量投影并且从而生成所述附近移动对象的所述预测轨迹。4.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，所述处理电路被配置为执行所述计算机可读程序代码以使得所述设备至少进一步：仅当所述附近移动对象的所述第一位置在包括在所述第二位置处的所述机器人的给定受关注区域内时，才将所述第一数据应用于传递所述第一数据以生成所述矢量投影的滤波器。5.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一数据进一步指示所述第一数据的时间和精度，并且所述处理电路被配置为执行所述计算机可读程序代码以使得所述设备至少进一步：仅当所述时间在当前时间的时间阈值内并且所述精度在精度阈值内时，才将所述第一数据应用于传递所述第一数据以生成所述矢量投影的滤波器。6.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一位置和所述第一速率是位置和速率的观察，并且使得接收所述第一数据的所述设备包括使得至少执行以下步骤的所
述设备：接收来自包括所述一个或多个附近移动对象的位置和速率的相应观察的多个源的数据；使位置和速率的所述相应观察相关联；并且基于至少具有指示所述相应观察是针对所述附近移动对象的阈值关联度的所述相应观察，从所述相应观察中选择位置和速率的观察作为所述附近移动对象的相应的所述第一位置和所述第一速率。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第一数据进一步指示位置和速率的所述相应观察的精度，并且使得选择所述观察的所述设备包括使得选择由所述精度中的最高精度指示的最准确的所述观察的所述设备。8.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，所述一个或多个附近移动对象是多个附近移动对象，并且其中，所述处理电路被配置为执行所述计算机可读程序代码以使得所述设备仅针对所述多个附近移动对象中的给定数量的附近移动对象进一步将所述第一数据应用于传递所述第一数据以生成所述矢量投影的滤波器，并且针对每个附近移动对象生成所述矢量投影并且从而生成所述附近移动对象的所述预测轨迹。9.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，使得执行所述比较的所述设备包括使得执行包括多个时间步长的逐步比较的所述设备，并且所述清晰区域的大小是动态的，因为相对于所述多个时间步长中的较早的时间步长，所述清晰区域的大小对于所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛格丽特，
申请(专利权)人：欧若拉飞行科学公司，
类型：发明
国别省市：