建模和感知地形的楼梯跟踪制造技术

一种用于建模和感知地形的楼梯跟踪的方法，包括接收在机器人(100)的环境(10)周围的传感器数据(134)。该方法还包括基于与所接收的传感器数据相对应的体素来生成地图(182)的集合。该地图的集合包括地面高度地图和机器人的移动限制地图。移动限制地图标识机器人应该避免进入的环境内的非法区域。该方法还包括基于传感器数据为环境内的楼梯(20)的集合生成楼梯模型(202)，合并楼梯模型和移动限制地图以生成增强的楼梯地图，以及基于增强的楼梯地图或地面高度地图控制机器人以穿过环境。图或地面高度地图控制机器人以穿过环境。图或地面高度地图控制机器人以穿过环境。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】建模和感知地形的楼梯跟踪


[0001]本专利技术涉及楼梯跟踪。

技术介绍

[0002]机器人通常被定义为可重新编程且多功能的操纵器，其被设计为通过可变编程的运动来移动材料、部件、工具或专用设备以执行任务。机器人可以是物理锚定的操纵器(例如，工业机器人臂)、在整个环境中移动(例如，使用腿、轮或基于牵引的机构)的移动机器人、或者操纵器和移动机器人的某种组合。机器人被用于各种行业，包括例如制造、运输、危险环境、勘探和医疗保健。因此，机器人穿过具有需要各种协调腿移动部件的障碍物或特征的环境的能力为这些行业提供了附加益处。

技术实现思路

[0003]本公开的一个方面提供了一种用于建模和感知地形的楼梯跟踪的方法。该方法包括在数据处理硬件处接收在机器人的环境周围的传感器数据。该方法还包括由数据处理硬件基于与所接收的传感器数据相对应的体素来生成地图的集合。该地图的集合包括地面高度地图和机器人的移动限制地图，移动限制地图标识机器人应该避免进入的环境内的非法区域。所述方法进一步包括由所述数据处理硬件基于所述传感器数据生成针对所述环境内的楼梯的集合的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法(500)，包括：在数据处理硬件(410)处接收在机器人(100)的环境(10)周围的传感器数据(134)；由所述数据处理硬件(410)基于与所接收的传感器数据(134)相对应的体素生成地图(182)的集合，所述地图(182)的集合包括地面高度地图(182、182a)和所述机器人(100)的移动限制地图(182)，所述移动限制地图(182)标识所述机器人(100)应该避免进入的所述环境(10)内的非法区域；由所述数据处理硬件(410)基于所述传感器数据(134)生成针对所述环境(10)内的楼梯(20)的集合的楼梯模型(202)；由所述数据处理硬件(410)合并所述楼梯模型(202)和所述移动限制地图(182)以生成增强的楼梯地图(312、332)；以及由所述数据处理硬件(410)基于所述增强的楼梯地图(312、332)或所述地面高度地图(182a、182)控制所述机器人(100)穿过所述环境(10)。2.如权利要求1所述的方法(500)，其中，基于所述增强的楼梯地图(312、332)或所述地面高度地图(182a、182)控制所述机器人(100)包括：确定所述机器人(100)的移动步进是否发生在与所述楼梯模型(202)相对应的所述楼梯(20)的集合内；当所述移动步进发生在所述楼梯(20)的集合内时，使用所述增强的楼梯地图(312、332)穿过在所述环境(10)内的所述楼梯(20)的集合；以及当所述移动步进未能发生在所述楼梯(20)的集合内时，使用所述地面高度地图(182a、182)穿过所述环境(10)。3.如权利要求1或2中任一项所述的方法(500)，其中，所述移动限制地图(182)包括：主体地图(182c、182)，所述主体地图(182c、182)标识所述环境(10)内的所述机器人(100)应该避免移动所述机器人(100)的主体(110)的一个或多个非法区域；以及步进地图(182b、182)，所述步进地图(182b、182)标识所述环境(10)内的所述机器人(100)应该避免使所述机器人(100)的脚(124)触地的一个或多个非法区域。4.如权利要求1
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3中任一项所述的方法(500)，其中，合并所述楼梯模型(202)和所述移动限制地图(182)生成所述增强的楼梯地图(312、332)，所述增强的楼梯地图(312、332)具有标识所述机器人(100)的所述环境(10)内的合法区域的带符号距离场。5.如权利要求1
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4中任一项所述的方法(500)，其中，合并所述楼梯模型(202)和所述移动限制地图(182)包括：标识所述移动限制地图(182)指示所述楼梯(20)的集合内的障碍物，而所述楼梯模型(202)不指示所述楼梯(20)的集合内的障碍物；以及确定所述障碍物满足高度标准(322)，以及其中，合并所述楼梯模型(202)和所述移动限制地图(182)以生成所述增强的楼梯地图(312、332)包括将所述障碍物并入所述增强的楼梯地图(312、332)中。6.如权利要求1
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5中任一项所述的方法(500)，其中，合并所述楼梯模型(202)和所述移动限制地图(182)包括：在所述地面高度地图(182a、182)和所述楼梯模型(202)内的相同位置处，确定所述地面高度地图(182a、182)内的第一相应高度超过所述楼梯模型(202)的所述楼梯(20)的集合
的第二相应高度；将包括所述相同位置的所述楼梯模型(202)的相应楼梯(20)分段成条带；以及将所述楼梯模型(202)内的所述相同位置处的相应条带分类为所述增强的楼梯地图(312、332)中的相应非法区域，所述相应非法区域与所述环境(10)内的所述机器人(100)应该避免使所述机器人(100)的脚(124)触地的区域对应。7.如权利要求6所述的方法(500)，还包括：将覆盖指示符(O)与所述楼梯模型(202)的相应楼梯(20)相关联。8.如权利要求1
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7中任一项所述的方法(500)，其中，合并所述楼梯模型(202)和所述移动限制地图(182)包括：对于所述楼梯模型(202)的每一楼梯(20)，由所述数据处理硬件(410)在所述增强的楼梯地图(312、332)中生成所述相应楼梯(20)的边缘(26)周围的相应非法区域，所述相应非法区域与所述环境(10)内所述机器人(100)应该避免使所述机器人(100)的脚(124)触地的区域对应。9.如权利要求1
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8中任一项所述的方法(500)，其中，所述传感器数据(134)包括来自安装在所述机器人(100)上的至少一个传感器(132)的点云的点。10.如权利要求9所述的方法(500)，其中，所述至少一个传感器(132)包括立体相机。11.如权利要求1
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10中任一项所述的方法(500)，其中，基于所述增强的楼梯地图(312、332)或所述地面高度地图(182a、182)控制所述机器人(100)穿过所述环境(10)包括以下中的至少一个：基于所述楼梯模型(202)选择具有实现每个楼梯(20)一个脚步的节奏的移动控制器(172)；或将所述机器人(100)的行进速度约束为所述楼梯模型(202)的所述楼梯(20)的集合的斜率的函数。12.如权利要求1
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11中任一项所述的方法(500)，其中，基于所述增强的楼梯地图(312、332)或所述地面高度地图(182a、182)控制所述机器人(100)穿过所述环境(10)包括在所述机器人穿过所述楼梯(20)的集合时通过以下方式修改避障系统：将与所述楼梯(20)的集合接界的墙壁标识为相应的障碍物；以及将所标识的墙壁的相应非法区域定义为具有平行于所述楼梯(20)的集合的方向的朝向。13.如权利要求1
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12中任一项所述的方法(500)，其中，基于所述增强的楼梯地图(312、332)或所述地面高度地图(182a、182)控制所述机器人(100)穿过所述环境(10)包括：当所述机器人(100)穿过所述楼梯(20)的集合时，将所述机器人(100)的摆动腿(120
SW
、120)的脚(124)的触地约束到距所述机器人(100)的对侧站姿腿(120
ST
、120)单个楼梯步进(20)的距离。14.如权利要求1
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13中任一项所述的方法(500)，其中，基于所述增强的楼梯地图(312、332)或所述地面高度地图(182a、182)控制所述机器人(100)穿过所述环境(10)包括通过以下方式约束所述机器人(100)在所述机器人(100)穿过所述楼梯(20)的集合时在所述机器人(100)的摆动腿(120
SW
、120)的摆动阶段期间修改触地位置：确定所述机器人(100)的所述摆动腿(120
SW
、120)的当前位置、当前速度和直到触地的估计时间；
基于所述机器人(100)的所述摆动腿(120
SW
、120)的所述当前位置、所述当前速度和直到触地的所述估计时间，确定所述摆动腿(120
SW
、120)是否将越过正被穿过的楼梯(20)的边缘(26)；以及当所述确定指示所述摆动腿(120
SW
、120)将无法越过正被穿过的楼梯(20)的边缘(26)时，防止所述机器人(100)修改所述摆动腿(120
SW
、120)的所述触地位置。15.如权利要求1
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14中任一项所述的方法(500)，其中，基于所述增强的楼梯地图(312、332)或所述地面高度地图(182a、182)控制所述机器人(100)穿过所述环境(10)包括通过以下方式在所述机器人(100)穿过所述楼梯(20)的集合时约束所述机器人(100)的摆动腿(120
SW
、120)的移动：对于每个楼梯(20)：标识所述机器人(100)的所述摆动腿(120
SW
、120)与所述相应楼梯(20)的边缘(26)之间的距离；确定所述机器人(100)的所述摆动腿(120
SW
、120)与所述相应楼梯(20)的所述边缘(26)之间的经标识的距离是否满足距离阈值，所述距离阈值被配置为防止所述摆动腿(120
SW
、120)与对应楼梯(20)的相应边缘(26)之间的碰撞；以及当所述机器人(100)的所述摆动腿(120
SW
、120)与所述相应楼梯(20)的所述边缘(26)之间的所述经标识的距离未能满足所述距离阈值时，防止所述摆动腿(120
SW
、120)进一步减小所述机器人(100)的所述摆动腿(120
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、120)与所述相应楼梯(20)的所述边缘(26)之间的所述距离，直到所述摆动腿(120
SW
、120)的高度超过所述相应楼梯(20)的高度为止。16.一种机器人(100)，包括：主体(110)；两个或更多个腿(120)，所述两个或更多个腿(120)耦接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：EC惠特曼，
申请(专利权)人：波士顿动力公司，
类型：发明
国别省市：