基于超声波数据的障碍物材质检测方法及机器人控制方法技术

本发明专利技术公开基于超声波数据的障碍物材质检测方法及机器人控制方法，该障碍物材质检测方法应用于装配有超声波传感器和三维感知传感器的移动机器人；所述障碍物检测方法包括：当检测到预设探测区域的超声波数据大于或等于预设阈值时，移动机器人确定占据预设探测区域的障碍物的材质是硬材质；当检测到预设探测区域的超声波数据小于预设阈值时，移动机器人确定占据预设探测区域的障碍物的材质是软材质；其中，预设探测区域是位于三维感知传感器的感测空间区域和超声波传感器的探测空间区域的重叠空间区域内，且不被移动机器人占据。且不被移动机器人占据。且不被移动机器人占据。

【技术实现步骤摘要】
基于超声波数据的障碍物材质检测方法及机器人控制方法


[0001]本专利技术涉及障碍物材质检测的
，特别是基于超声波信息的障碍物材质检测方法及机器人控制方法。

技术介绍

[0002]障碍物检测是机器人重要的一个检测方法，目前主要通过深度学习模型识别物体，然而在室内无法在可穿越类的大件物品中区别出下垂的床单、茶几布帘、桌帘、窗帘等轻薄的障碍物，导致机器人在原定的规划方向前进的过程中，机器人的轮轴存在被下垂的床单、茶几布帘、桌帘、窗帘等一些轻薄且可穿越类障碍物卷住的风险。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术公开的融合超声波检测信息的障碍物检测方法及机器人控制方法，简单有效地提前预警机器人会发生缠绕或卡住，具体的技术方案如下：基于超声波数据的障碍物材质检测方法，该障碍物材质检测方法应用于装配有超声波传感器和三维感知传感器的移动机器人；所述障碍物检测方法包括：当检测到预设探测区域的超声波数据大于或等于预设阈值时，移动机器人确定占据该预设探测区域的障碍物的材质是硬材质；当检测到预设探测区域的超声波数据小于预设阈值时，移动机器人确定占据该预设探测区域的障碍物的材质是软材质；其中，预设探测区域是位于三维感知传感器的感测空间区域和超声波传感器的探测空间区域的重叠空间区域内，且不被移动机器人占据。
[0004]进一步地，所述预设探测区域是属于三维感知传感器在所述重叠空间区域内获取的点云占据的一个区域；所述预设探测区域与三维感知传感器的中心线的夹角小于或等于超声波传感器的探测角度；其中，障碍物是以点云的形式保存起来。
[0005]进一步地，在三维感知传感器的感测空间区域内，所述预设探测区域内存在位于点云的中心的位置点；其中，预设探测区域是用于表示障碍物的表面区域。
[0006]进一步地，所述三维感知传感器是属于测距类传感器；所述三维感知传感器的中心线是测距类传感器的中轴线或光轴线；所述三维感知传感器装配在与所述移动机器人的移动方向相同的一端，和/或装配在所述移动机器人的两侧，和/或装配在所述移动机器人的顶端，使得所述三维感知传感器探测到所述移动机器人的移动方向上的障碍物。
[0007]进一步地，所述三维感知传感器的感测空间区域内的点云是由所述三维感知传感器采集的像素数据进行坐标系变换得到，用于确定出点云中的每个点在感测空间区域内的坐标；超声波传感器的探测范围所覆盖到的点是支持与所述三维感知传感器的感测空间区域内的点云变换到同一坐标系下，使得三维感知传感器的感测空间区域和超声波传感器的探测空间区域都使用同一地图空间表示。
[0008]进一步地，所述预设探测区域内存在一个点到所述移动机器人的机体的水平距离是所述重叠区域内的点云中，与移动机器人的机体的连线在水平地面的最小投影长度；其
中，所述预设探测区域内任一个点到所述移动机器人的机体的水平距离是小于或等于所述超声波传感器的最大探测距离。
[0009]进一步地，预设探测区域的超声波数据是超声波在障碍物占据的预设探测区域处的反射信号生成的电平信号；其中，所述超声波传感器按照一定时间间隔固定采集所述超声波数据，以反映出超声波在障碍物表面的反射位置点；其中，存在至少一个超声波传感器以相应角度装配在与所述移动机器人的移动方向相同的一端。
[0010]进一步地，所述超声波数据是表示超声波反射信号的电平信号时，所述预设阈值是恒定的预设电平；其中，所述超声波数据是由所述超声波传感器的探头沿着固定方向接收到，并因障碍物的材质类型的不同而不同，以区分出软材质和硬材质。
[0011]一种机器人控制方法，当机器人通过执行所述的障碍物材质检测方法来确定出占据预设探测区域的障碍物的材质是硬材质时，控制机器人继续沿着既定的移动方向移动，以使得机器人后续沿着占据预设探测区域的障碍物的边界行走；当机器人通过执行所述的障碍物材质检测方法来确定出占据预设探测区域的障碍物的材质是软材质时，控制机器人在其移动方向的一端与预设探测区域内任一个点在水平地面的投影长度保持大于或等于第一预设安全距离。
[0012]进一步地，在机器人确定占据预设探测区域的障碍物的材质是硬材质后，机器人继续沿着既定的移动方向加速前进或减速前进，当机器人到达与占据预设探测区域的障碍物的边界相距第二预设安全距离的位置处，机器人开始沿着占据预设探测区域的障碍物的边界行走；其中，占据预设探测区域的障碍物的边界是该障碍物的最外边缘在机器人的行进平面的投影；在机器人确定占据预设探测区域的障碍物的材质是软材质后，机器人先调整移动方向，再相对所述障碍物进行后退运动以远离所述障碍物，直至机器人在其移动方向的一端与预设探测区域内任一个点在水平地面的投影长度保持大于或等于第一预设安全距离；其中，第一预设安全距离大于第二预设安全距离。
[0013]与现有技术相比，本专利技术将超声波传感器以特定角度装配在机体上并用于探测机体前进方向上的障碍物，解决三维感知传感器不能对前方的轻薄的可穿越类的障碍物的材质进行准确识别的问题，从而在机体接触这一轻薄的可穿越类的障碍物之前，规避被驱动轮缠绕的风险，使得三维感知传感器不受被检测障碍物的具体材质限制的问题，可以实现机体前方的障碍物材质的准确检测，可增加工作区域的检测精度，减少环境内的可穿越类型障碍物对机器人正常移动的影响，进而当机体前方的障碍物材质是带线头的可穿越类的物品（窗帘）、或带线头的可跨越类的物品、或带线头的可推动类的物品（毛绒玩具）等表面是布料的物品时，控制机器人与所检测到障碍物保持比较大的距离，避免机器人弄脏相关的物品或者被软材质的物品的线条缠绕卡住，可提升机器人在工作区域工作的稳定性。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的一种实施例公开的基于超声波信息的障碍物材质检测方法的流程图。
具体实施方式
[0015]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详细描
述。
[0016]现有技术的非接触式避障方式采用包括单目摄像头、二维激光等单一传感器，一般通过记录光信号反射时间差来计算出附近的障碍物的距离分布情况，由于单一传感器具有局限性，仅依靠一种传感器无法获得完善的障碍物信息，比如无法实现路面上的障碍物的材质分类识别，从而无法针对不同的类别材质的障碍物采取不同的避障策略。
[0017]作为一种实施例，本专利技术公开基于超声波信息的障碍物材质检测方法，该障碍物材质检测方法应用于装配有超声波传感器和三维感知传感器的移动机器人，障碍物材质检测方法一般由控制装置控制超声波传感器和三维感知传感器来执行，该控制装置可以采用硬件和/软件的方式来执行，一般集成在移动机器人。所述三维感知传感器可以是测距类传感器或视觉传感器，搭建起超声波的探测信息和三维点云信息相融合的检测系统。其中，所述测距类传感器包括3d
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tof传感器、结构光（可以包括单目结构光和双目结构光等3d结构光）、线激光等一系列3D成像传感器模组；在一些实施例中可以是红外传感器和激光传感器的组合，也可以测量二维平面环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于超声波数据的障碍物材质检测方法，其特征在于，该障碍物材质检测方法应用于装配有超声波传感器和三维感知传感器的移动机器人；所述障碍物检测方法包括：当检测到预设探测区域的超声波数据大于或等于预设阈值时，移动机器人确定占据该预设探测区域的障碍物的材质是硬材质；当检测到预设探测区域的超声波数据小于预设阈值时，移动机器人确定占据该预设探测区域的障碍物的材质是软材质；其中，预设探测区域是位于三维感知传感器的感测空间区域和超声波传感器的探测空间区域的重叠空间区域内，且不被移动机器人占据。2.根据权利要求1所述障碍物材质检测方法，其特征在于，所述预设探测区域是属于三维感知传感器在所述重叠空间区域内获取的点云占据的一个区域；所述预设探测区域与三维感知传感器的中心线的夹角小于或等于超声波传感器的探测角度；其中，障碍物是以点云的形式保存起来。3.根据权利要求2所述障碍物材质检测方法，其特征在于，在三维感知传感器的感测空间区域内，所述预设探测区域内存在位于点云的中心的位置点；其中，预设探测区域是用于表示障碍物的表面区域。4.根据权利要求2所述障碍物材质检测方法，其特征在于，所述三维感知传感器是属于测距类传感器；所述三维感知传感器的中心线是测距类传感器的中轴线或光轴线；所述三维感知传感器装配在与所述移动机器人的移动方向相同的一端，和/或装配在所述移动机器人的两侧，和/或装配在所述移动机器人的顶端，使得所述三维感知传感器探测到所述移动机器人的移动方向上的障碍物。5.根据权利要求2或3所述障碍物材质检测方法，其特征在于，所述三维感知传感器的感测空间区域内的点云是由所述三维感知传感器采集的像素数据进行坐标系变换得到，用于确定出点云中的每个点在感测空间区域内的坐标；超声波传感器的探测范围所覆盖到的点是支持与所述三维感知传感器的感测空间区域内的点云变换到同一坐标系下，使得三维感知传感器的感测空间区域和超声波传感器的探测空间区域都使用同一地图空间表示。6.根据权利要求1所述障碍物材质检测方法，其特征在于，所述预设探测区域内存在一个点到所述移动机器人的机体的水平距离是所述重叠区域内的点云中，与移动机器人的机体的连线在水平地...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖钦伟，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：