一种导盲避障方法及导盲装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种导盲避障方法及导盲装置，涉及导盲技术领域，本发明专利技术中通过激光雷达扫描仪获取行进路线前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息，以及障碍物在机器人前方的方位角信息；通过控制单元中的避障程序分不同情况分别提出避障指令，能够对一定范围内的固定障碍物和移动障碍物进行判别并进行躲避。定障碍物和移动障碍物进行判别并进行躲避。定障碍物和移动障碍物进行判别并进行躲避。

【技术实现步骤摘要】
一种导盲避障方法及导盲装置


[0001]本专利技术涉及导盲
，尤其是一种导盲避障方法及导盲装置。

技术介绍

[0002]视障人士由于视力障碍出行不便，传统出行主要借助导盲棍或导盲犬。随着科技水平的发展，出现了多种智能导盲设备，目前主要产品有智能导盲杖、穿戴式导盲设备、手持式导盲设备、基于智能终端的导盲系统和移动式导盲机器人等。智能导盲犬是移动式导盲机器人中的一种，是一种导盲犬的替代产品，如公告号为CN113262145B的中国专利技术专利公开了一种基于5G的智能导盲犬。目前智能导盲机器人的研究主要集中在硬件结构设计，对于遇到障碍物时的处理方法，即对于避障功能的设计较少。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种导盲避障方法及导盲装置，为智能导盲机器人提供一种避障功能。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：根据本公开的第一方面，提供了一种导盲避障方法，包括如下步骤：S1、获取行进路线前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息，以及障碍物在机器人前方的方位角信息；S2、判断第一半径范围内是否存在固定障碍物，以及第二半径范围内是否存在朝向机器人方向靠近的移动障碍物；所述第二半径范围比第一半径范围大。
[0005]之后根据如下情况分别进行处理：（1）如果第一半径范围内不存在固定障碍物，且第二半径范围内不存在朝向机器人方向靠近的移动障碍物，则继续按指令行走;（2）遇到固定障碍物的处理方法如下：（2.1）如果第一半径范围内检测出现固定障碍物；首先，计算前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息，以及障碍物在机器人前方的方位角信息；（2.2）如果固定障碍物当前位置方位角在第一方位角范围内，则机器人平移运动，直到机器人前方第三方位角范围内检测没有障碍物为止，之后继续按指令行走；（3）遇到移动障碍物的处理方法如下：如果检测到第二半径范围内进入朝向机器人方向靠近的移动障碍物，且移动障碍物移动进入第三半径范围内时，计算移动障碍物与机器人之间的距离信息及方位角；第三半径范围小于第二半径范围；之后机器人平移运动进行躲避，直到机器人前方第四方位角范围内检测没有障碍物为止，之后继续按指令行走。
[0006]在本公开的一种示例性实施例中，上述第一半径范围为半径2m范围；第二半径范围为半径8m范围；第三半径范围为2m；第一方位角范围设定为机器人前进方向正中线L0两侧
‑
30
°
~30
°
；第三方位角范围和第四方位角范围大于等于第一方位角范围。
[0007]在本公开的一种示例性实施例中，步骤（2.2）可替换为转弯的形式绕开固定障碍物：（2.2.2）如果固定障碍物当前位置方位角在第二方位角范围内，则机器人转弯绕过障碍物。
[0008]在本公开的一种示例性实施例中，第二方位角范围设定为机器人前进方向正中线L0两侧
‑
30
°
~
‑
60
°
或30
°
~60
°
范围。
[0009]根据本公开的第二方面，提供了一种导盲装置，包括：方位获取单元，用于获取行进路线前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息，以及障碍物在机器人前方的方位角信息。
[0010]控制单元，用于接收方位获取单元实时采集的距离信息和方位角信息，并根据存储的避障程序控制机器人做出避障动作。
[0011]所述避障程序包括第一判断模块；第一判断模块用于判断方位获取单元检测到的第一半径范围内是否存在固定障碍物，以及第二半径范围内是否存在朝向机器人方向靠近的移动障碍物；所述述第二半径范围比第一半径范围大。
[0012]之后根据如下情况执行相应指令或程序：（1）如果第一半径范围内不存在固定障碍物，且第二半径范围内不存在朝向机器人方向靠近的移动障碍物，则继续按指令行走；（2）遇到固定障碍物的处理方法如下：（2.1）如果第一半径范围内检测出现固定障碍物；首先，通过控制单元中设置的第一计算模块计算前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息，以及障碍物在机器人前方的方位角信息；（2.2）将获得的固定障碍物与机器人之间的距离信息及障碍物当前位置的方位角信息送控制单元中设置的第一躲避模块进行如下处理：（2.2.1）如果固定障碍物当前位置方位角在第一方位角范围内，则机器人平移运动，直到机器人前方第三方位角范围内检测没有障碍物为止，之后继续按指令行走；（3）遇到移动障碍物的处理方法如下：如果检测到第二半径范围内进入朝向机器人方向靠近的移动障碍物，且移动障碍物移动进入第三半径范围内时；通过控制单元中设置的第二计算模块计算移动障碍物与机器人之间的距离信息及方位角；将获得的移动障碍物与机器人之间的距离信息及障碍物当前位置的方位角信息送控制单元中设置的第二躲避模块进行如下处理：机器人平移运动，直到机器人前方第四方位角范围内检测没有障碍物为止，之后继续按指令行走。
[0013]在本公开的一种示例性实施例中，所述方位获取单元为激光雷达扫描仪。
[0014]在本公开的一种示例性实施例中，第一判断模块判别方法如下：激光雷达扫描仪以1ms为帧率刷新障碍物相对于机器人之间的距离L，则障碍物相对于机器人的运动速度为
相对
=L/0.001，式中为方向的单位向量，再用机器人的移动速度减去障碍物相对于机器人的相对速度，得到障碍物的绝对速度。当，判断障碍物为固定障碍物；，判断障碍物为移动障碍物。
[0015]在本公开的一种示例性实施例中，步骤（2.1）中第一计算模块和步骤（3）第二计算
模块的处理过程如下：第一计算模块对激光雷达扫描仪获取的每一帧距离数据进行如下处理：首先，将激光扫描点分割成若干区块；接着，提取激光雷达扫描数据中的特征；然后，进行角点检测以及直线拟合，从而获得障碍物轮廓；接着，取距离信息最小点作为障碍物点，这一点距离信息就是固定障碍物与机器人之间的距离信息；这一点所在偏移角度就是障碍物当前位置的方位角。
[0016]在本公开的一种示例性实施例中，导盲装置还包括语音输出单元，在执行平移或转弯动作时，机器人将动作信息通过语音输出单元传递给使用者，以提醒使用者跟随动作。
[0017]在本公开的一种示例性实施例中，导盲装置还包括障碍物识别单元，障碍物识别单元包括图像获取单元，用于对行进路线前方路况进行图像采集，并发送给控制单元进行处理；障碍物识别单元的工作流程如下：通过图像获取单元拍摄障碍物照片；接着，通过Tensorflow架构的Tiny
‑
Yolo算法识别出障碍物的名称；再上传至语音平台取回声音文件；最后通过语音输出单元输出。
[0018]在本公开的一种示例性实施例中，导盲装置还包括人机交互单元，人机交互单元包括麦克风阵列和扬声器，以及控制单元中存储的语音识别程序和聊天程序；其中，麦克风阵列用于接收语音信息，控制单元通过语音识别程序识别语音信息，通过聊天程序进行交互聊天。
[0019]在本公开的一种示例性实施例中，人机交互单元包括语本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导盲避障方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取行进路线前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息，以及障碍物在机器人前方的方位角信息；S2、判断第一半径范围内是否存在固定障碍物，以及第二半径范围内是否存在朝向机器人方向靠近的移动障碍物；所述第二半径范围比第一半径范围大；之后根据如下情况分别进行处理：（1）如果第一半径范围内不存在固定障碍物，且第二半径范围内不存在朝向机器人方向靠近的移动障碍物，则继续按指令行走；（2）遇到固定障碍物的处理方法如下：（2.1）如果第一半径范围内检测出现固定障碍物；首先，计算前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息，以及障碍物在机器人前方的方位角信息；（2.2）如果固定障碍物当前位置方位角在第一方位角范围内，则机器人平移运动，直到机器人前方第三方位角范围内检测没有障碍物为止，之后继续按指令行走；（3）遇到移动障碍物的处理方法如下：如果检测到第二半径范围内进入朝向机器人方向靠近的移动障碍物，且移动障碍物移动进入第三半径范围内时，计算移动障碍物与机器人之间的距离信息及方位角；第三半径范围小于第二半径范围；之后机器人平移运动进行躲避，直到机器人前方第四方位角范围内检测没有障碍物为止，之后继续按指令行走。2.一种导盲装置，其特征在于，应用权利要求1所述的导盲避障方法，包括：方位获取单元，用于获取行进路线前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息，以及障碍物在机器人前方的方位角信息；控制单元，用于接收方位获取单元实时采集的距离信息和方位角信息，并根据存储的避障程序控制机器人做出避障动作；所述避障程序包括第一判断模块；第一判断模块用于判断方位获取单元检测到的第一半径范围内是否存在固定障碍物，以及第二半径范围内是否存在朝向机器人方向靠近的移动障碍物；所述述第二半径范围比第一半径范围大；之后根据如下情况执行相应指令或程序：（1）如果第一半径范围内不存在固定障碍物，且第二半径范围内不存在朝向机器人方向靠近的移动障碍物，则继续按指令行走；（2）遇到固定障碍物的处理方法如下：（2.1）如果第一半径范围内检测出现固定障碍物；首先，通过控制单元中设置的第一计算模块计算前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息，以及障碍物在机器人前方的方位角信息；（2.2）将获得的固定障碍物与机器人之间的距离信息及障碍物当前位置的方位角信息送控制单元中设置的第一躲避模块进行如下处理：（2.2.1）如果固定障碍物当前位置方位角在第一方位角范围内，则机器人平移运动，直到机器人前方第三方位角范围内检测没有障碍物为止，之后继续按指令行走；（3）遇到移动障碍物的处理方法如下：如果检测到第二半径范围内进入朝向机器人方向靠近的移动障碍物，且移动障碍物移
动进入第三半径范围内时；通过控制单元中设置的第二计算模块计算移动障碍物与机器人之间的距离信息及方位角；将获得的移动障碍物与机器人之间的距离信...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鑫，杨统勋，苏袆航，王友龙，阮秋生，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：