CN105487536A - 一种移动机器人的低成本自主避障方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于壁障方法，具体涉及一种移动机器人的低成本自主避障方法。它包括下述步骤：步骤一：设置传感器，设置传感器的位置为机器人的四周，以及向上伸高的位置，其中前方和后方各设置两个传感器，在左右两侧各设置一个传感器，在机器人顶面向上延伸的最高处设置一个传感器，步骤二：探测，步骤三：判断，判断每个方向机器人距离障碍物的距离是否在安全阈值之内，步骤四：规避，在行进过程中，当方的两个传感器探测到障碍物时规避。本发明的显著效果是：本申请是针对移动机器人所研究的一种低成本且极为有效的方法，根据红外与超声共7个传感器的特性制定了统一有序的避障策略，使得移动机器人可以实现自主避障模式。
Description
技术领域
本发明属于壁障方法，具体涉及一种移动机器人的低成本自主避障方法。
背景技术
智能移动机器人是一类能够通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标的自主导航运动，从而完成预定任务的机器人系统。要实现机器人的自主避障，必须要解决各个传感器之间的配合，轨迹规划、运动控制、环境建模、实时定位等一系列问题。经常配置在智能移动机器人上用于避障的传感器多为激光雷达、视觉传感器、红外、超声等多传感器的融合，该配置方案的优点是躲避障碍物精确，自主行走的速度可以比较快；缺点是部分传感器价格昂贵，处理时要求CPU的处理速率快，数据存储量大，因此，该配置在某些精度方面要求不高、速度方面没有特殊要求的特定环境下，例如室内环境，这种配置就增加了系统的成本，加大了系统的复杂程度，同时降低了产品的性价比。
发明内容
本发明针对传统技术的缺陷，提供一种移动机器人的低成本自主避障方法。
本发明是这样实现的：一种移动机器人的低成本自主避障方法，包括下述步骤：
步骤一：设置传感器
设置传感器的位置为机器人的四周，以及向上伸高的位置，其中前方和后方各设置两个传感器，在左右两侧各设置一个传感器，在机器人顶面向上延伸的最高处设置一个传感器，
步骤二：探测
在机器人移动过程中，传感器进行探测，探测内容为机器人距离障碍物的距离，
步骤三：判断
判断每个方向机器人距离障碍物的距离是否在安全阈值之内，为了保证机器人运动的安全性，安全阈值被分为远、较近、很近三个层次，根据机器人与障碍物的距离，传感器给出不同信号，
步骤四：规避
在行进过程中，当方的两个传感器探测到障碍物时，规避策略如附图5所示，
在行进过程中，当前方具有一定高度的红外传感器检测到障碍物时且距离小于L2时，避障策略见下表
如上所述的一种移动机器人的低成本自主避障方法，其中，所述步骤三中的最优的阈值分别为L3＝100cm，L2＝50cm，L1＝20cm。
本发明的显著效果是：本申请是针对移动机器人所研究的一种低成本且极为有效的方法，根据红外与超声共7个传感器的特性制定了统一有序的避障策略，使得移动机器人可以实现自主避障模式。
附图说明
图1是超声波传感器与红外传感器在车体中的位置示意图；
图2是各传感器与障碍物的距离(俯视图)；
图3是各传感器与障碍物的距离(侧视图)；
图4位置域值示意图；
图5机器人前方超声传感器的避障策略示意图；
图6机器人其他传感器避障策略示意图。
具体实施方式
一种移动机器人的低成本自主避障方法，包括下述步骤：
步骤一：设置传感器
设置传感器的位置为机器人的四周，以及向上伸高的位置。其中前方和后方各设置两个传感器，在左右两侧各设置一个传感器，在机器人顶面向上延伸的最高处设置一个传感器。如附图1、2、3所示。
步骤二：探测
在机器人移动过程中，传感器进行探测，探测内容为机器人距离障碍物的距离。
步骤三：判断
判断每个方向机器人距离障碍物的距离是否在安全阈值之内。为了保证机器人运动的安全性，安全阈值被分为远、较近、很近三个层次，如附图4所示。经过多次试验验证，得到最优的阈值分别为L3＝100cm，L2＝50cm，L1＝20cm。根据机器人与障碍物的距离，传感器给出不同信号。
步骤四：规避
在行进过程中，当左前方的超声传感器S1探测到前方有障碍物且距离U1小于L2时，策略默认优先右转，直至障碍物超出距离U1大于L2，机器人保持现有右转动作，当U1大于L3时，机器人左转调整回原来的航向；如果右转的角度超过90°时，机器人原地左转，遵循上述原则进行航向调整。对于机器人前方右侧的超声波传感器根据U2与L2、L3的大小进行避障策略的改变，只有当U1和U2大小都大于L3时，机器人保持直行，具体前方两个超声传感器的避障策略如图5所示。
在行进过程中，当前方具有一定高度的红外传感器检测到障碍物且距离小于L2时，机器人右转，并当右转角度超过90°仍有障碍时机器人左转，其他的避障策略同上述方法相同。值得一提的是，当左转或右转的过程中，机器人后侧的两个超声传感器S3、S4所感应到的障碍物距离U3、U4小于L1时，需要机器人采取前进措施进行距离的微调；当前进过程中，机器人两侧的红外传感器S6、S7检测到周围的障碍物距离I2、I3小于L1时,需要机器人采取左转和右转的动作进行距离的微调。具体的避障策略见图6。
Claims (2)
1.一种移动机器人的低成本自主避障方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一：设置传感器
设置传感器的位置为机器人的四周，以及向上伸高的位置，其中前方和后方各设置两个传感器，在左右两侧各设置一个传感器，在机器人顶面向上延伸的最高处设置一个传感器，
步骤二：探测
在机器人移动过程中，传感器进行探测，探测内容为机器人距离障碍物的距离，
步骤三：判断
判断每个方向机器人距离障碍物的距离是否在安全阈值之内，为了保证机器人运动的安全性，安全阈值被分为远、较近、很近三个层次，根据机器人与障碍物的距离，传感器给出不同信号，
步骤四：规避
在行进过程中，当方的两个传感器探测到障碍物时，规避策略如下表所示，
在行进过程中，当前方具有一定高度的红外传感器检测到障碍物时且距离小于L2时，避障策略见下表
2.如权利要求1所述的一种移动机器人的低成本自主避障方法，其特征在于：所述步骤三中的最优的阈值分别为L3＝100cm，L2＝50cm，L1＝20cm。。
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