基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法及系统，对获取的移动机器人视觉数据进行融合，得到视觉数据初步融合结果；对获取的移动机器人激光雷达数据进行融合，得到激光雷达数据初步融合结果；对获取的移动机器人超声数据进行融合，得到超声数据初步融合结果；基于D

【技术实现步骤摘要】
基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法及系统


[0001]本专利技术涉及机器人导航控制
，特别涉及一种基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]在移动机器人进行日常作业过程中，我们一般是提前给机器人设定好行走的路线，由于机器人工作的环境相对复杂，在机器人执行任务过程中可能会出现无法预料的障碍物阻挡机器人行进路线，如果机器人不具备避障和绕障的功能，可能会造成与行人或其他障碍物相撞，从而引发事故，造成不必要的后果。
[0004]在机器人领域，通过多传感器融合进行周围环境感知已成为一种趋势，机器人所使用的各类传感器具有各自的优点与缺点，比如：2D摄像头可有效识别物体，清晰地定义目标边缘，但缺点是对环境的光照条件比较敏感且缺乏环境深度信息；激光雷达(2D
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Lidar)对于透明物体、深颜色物体检测效果较差，容易出现漏检；多传感器感知融合算法的快速发展，推动了应用多种传感器融合对移动机器人的环境进行识别与感知。
[0005]多传感器信息融合的目的是采用合理的分析与解决方法，对多传感器的优势和劣势进行互补，弥补单一传感器数据信息精度和漏检的问题；通过多传感器融合策略，使机器人根据多传感器信息融合结果做出绕障和避障的精准决策，当机器人处于较狭窄的走廊执行任务时，机器人左边和右边都离墙壁比较近，这时候就应该通过对周围障碍物的感知让机器人选择是选择从左边进行绕障，还是从右边进行绕障，从而使机器人进行作业的过程更加智能化。
[0006]专利技术人发现，现有的多传感器融合的策略一般是分为集中式融合或者分布式融合，集中式融合的计算量较大，通信成本较高，而分布式融合系统响应时间较长，工作效率较低。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法及系统，通过多传感器的信息融合，实现了对障碍物的分级和分区感知，能够精准感知障碍物并对移动机器人绕障和避障的动作进行决策，从而使机器人进行更精准的避障或绕障，避免了与障碍物相撞。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术第一方面提供了一种基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法。
[0010]一种基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法，包括以下过程：
[0011]对获取的移动机器人视觉数据进行初步融合，得到视觉数据初步融合结果；
[0012]对获取的移动机器人激光雷达数据进行初步融合，得到激光雷达数据初步融合结果；
[0013]对获取的移动机器人超声数据进行初步融合，得到超声数据初步融合结果；
[0014]基于D
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S证据论的多传感器融合算法，对视觉数据初步融合结果、激光雷达数据初步融合结果和超声数据初步融合结果进行多传感器数据的全局融合，得到最终的机器人周围障碍物信息；
[0015]根据得到的障碍物信息进行机器人绕障控制。
[0016]作为本专利技术第一方面可选的一种实现方式，设定机器人前方第一设定范围为一级避障区域，一级避障区域左前方的第二设定范围为左前侧绕障区域，一级避障区域右前方的第三设定距离范围为右前侧绕障区域；
[0017]一级避障区域、左前侧绕障区域和右前侧绕障区域相互邻接，左前侧绕障区域和右前侧绕障区域沿一级避障区域的中线延长线对称布置，一级避障区域的中线与机器人前进方向的中轴线共线。
[0018]作为本专利技术第一方面进一步的限定，对获取的移动机器人视觉数据进行初步融合，得到视觉数据初步融合结果，包括：
[0019]对获取的机器人多个方向的点云数据进行预处理；
[0020]根据预处理后的点云数据，得到机器人左前方和右前方的点云特征点，如果点云特征点不在机器人的绕障区域，则不处理；如果点云特征点位于绕障区域，将点云特征点与设定障碍特征点阈值进行比较；
[0021]当左前侧障碍物的点云特征点数目大于设定阈值，且当左前侧障碍物的点云特征点数目不大于设定阈值时，执行左前方绕障区域的绕障控制；否则不触发绕障或者避障；
[0022]当右前侧障碍物的点云特征点数目大于设定阈值时，且左前侧障碍物的点云特征点数目不大于设定阈值，执行右前方绕障区域的绕障控制；否则不触发绕障或者避障；
[0023]当左前侧障碍物的点云特征点数目大于给定阈值，且当左前侧障碍物的点云特征点数目大于给定阈值时，计算左前侧障碍物中心坐标以及右前侧障碍中心坐标，计算左前侧障碍物中心坐标与机器人前后的第一最近距离以及右前侧障碍物中心坐标与机器人前后的第二最近距离，取第一最近距离和第二最近距离的最小值对应的绕障区域进行绕障控制，以各绕障控制结果为视觉数据初步融合结果。
[0024]作为本专利技术第一方面进一步的限定，当第一最近距离小于一级绕障区域沿机器人轴向的距离，或者第二最近距离小于一级避障区域沿机器人轴向的距离时，比较左侧障碍物与右侧障碍物的大小，取障碍物小的绕障区域进行绕障控制。
[0025]作为本专利技术第一方面可选的一种实现方式，设定机器人前方第一设定范围为一级避障区域，一级避障区域左前方的第二设定范围为第一绕障区域，一级避障区域右前方的第三设定距离范围为第二绕障区域，第一绕障区域的左侧为第三绕障区域，第二绕障区域的右侧为第四绕障区域；
[0026]第一绕障区域、第二绕障区域、第三绕障区域和第四绕障区域均位于一级避障区域的前方，第一绕障区域和第二绕障区域沿一级避障区域的中线延长线对称布置，第三绕障区域和第四绕障区域沿一级避障区域的中线延长线对称布置，一级避障区域的中线与机器人前进方向的中轴线共线。
[0027]作为本专利技术第一方面进一步的限定，设定雷达绕障距离阈值，以机器人前进方向为X正方向，以X方向的左侧为Y正方向；
[0028]当障碍物距机器人的距离大于雷达绕障距离阈值，且障碍物与机器人的距离在X方向的绕障范围内时；
[0029]如果障碍物距机器人的距离在Y方向的绕障范围内且障碍物Y方向坐标位于第一绕障区域，第一绕障区域障碍触发累计加1；
[0030]如果障碍物距机器人的距离在Y方向的绕障范围内且障碍物Y方向坐标位于第二绕障区域，则障碍物在机器人第二绕障区域，第二绕障区域障碍触发累计加1；
[0031]如果障碍物距机器人的距离在Y方向的绕障范围内且障碍物Y方向坐标位于第三绕障区域，第三绕障区域障碍触发累计加1；
[0032]如果障碍物距机器人的距离在Y方向的绕障范围内且障碍物Y方向坐标位于第四绕障区域，则障碍物在机器人第四绕障区域，第四绕障区域障碍触发累计加1；
[0033]若连续N帧检测后，绕障区域障碍触发累计次数为N，则认为检测到了有效障碍，触发绕障控制，其中，N为大于或等于3的整数；否则，认为未检测掉有效障碍，绕障控制不触发。
[0034]作为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法，其特征在于，包括以下过程：对获取的移动机器人视觉数据进行初步融合，得到视觉数据初步融合结果；对获取的移动机器人激光雷达数据进行初步融合，得到激光雷达数据初步融合结果；对获取的移动机器人超声数据进行初步融合，得到超声数据初步融合结果；基于D
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S证据论的多传感器融合算法，对视觉数据初步融合结果、激光雷达数据初步融合结果和超声数据初步融合结果进行多传感器数据的全局融合，得到最终的机器人周围障碍物信息；根据得到的障碍物信息进行机器人绕障控制。2.基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法，其特征在于，设定机器人前方第一设定范围为一级避障区域，一级避障区域左前方的第二设定范围为左前侧绕障区域，一级避障区域右前方的第三设定距离范围为右前侧绕障区域；一级避障区域、左前侧绕障区域和右前侧绕障区域相互邻接，左前侧绕障区域和右前侧绕障区域沿一级避障区域的中线延长线对称布置，一级避障区域的中线与机器人前进方向的中轴线共线。3.如权利要求2所述的基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法，其特征在于，对获取的移动机器人视觉数据进行初步融合，得到视觉数据初步融合结果，包括：对获取的机器人多个方向的点云数据进行预处理；根据预处理后的点云数据，得到机器人左前方和右前方的点云特征点，如果点云特征点不在机器人的绕障区域，则不处理；如果点云特征点位于绕障区域，将点云特征点与设定障碍特征点阈值进行比较；当左前侧障碍物的点云特征点数目大于设定阈值，且当左前侧障碍物的点云特征点数目不大于设定阈值时，执行左前方绕障区域的绕障控制；否则不触发绕障或者避障；当右前侧障碍物的点云特征点数目大于设定阈值时，且左前侧障碍物的点云特征点数目不大于设定阈值，执行右前方绕障区域的绕障控制；否则不触发绕障或者避障；当左前侧障碍物的点云特征点数目大于给定阈值，且当左前侧障碍物的点云特征点数目大于给定阈值时，计算左前侧障碍物中心坐标以及右前侧障碍中心坐标，计算左前侧障碍物中心坐标与机器人前后的第一最近距离以及右前侧障碍物中心坐标与机器人前后的第二最近距离，取第一最近距离和第二最近距离的最小值对应的绕障区域进行绕障控制，以各绕障控制结果为视觉数据初步融合结果。4.如权利要求3所述的基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法，其特征在于，当第一最近距离小于一级绕障区域沿机器人轴向的距离，或者第二最近距离小于一级避障区域沿机器人轴向的距离时，比较左侧障碍物与右侧障碍物的大小，取障碍物小的绕障区域进行绕障控制。5.如权利要求1所述的基于多传感器融合进行障碍物感知的避障绕障方法，其特征在于，设定机器人前方第一设定范围为一级避障区域，一级避障区域左前方的第二设定范围
为第一绕障区域，一级避障区域右前方的第三设定距离范围为第二绕障区域，第一绕障区域的左侧为第三绕障区域，第二绕障区域的右侧为第四绕障区域；第一绕障区域、第二绕障区域、第三绕障区域和第四绕障区域均位于一级避障区域的前方，第一绕障区域和第二绕障区域沿一级避障区域的中线延...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚舒蕾，李文广，李建强，孟广辉，李帅，
申请(专利权)人：山东亚历山大智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：