[发明专利]一种基于障碍物运动状态预测的机器人避障系统及方法

权利要求书

1.一种基于障碍物运动状态预测的机器人避障系统，其特征在于，包括：

带有底层驱动的移动机器人；

四个超声波传感器，分别安装在所述机器人四周且通过端口与机器人控制器的相应端口相连接，用于获取障碍物的距离信息；

机器人控制器，用于对所述超声波传感器获取的障碍物距离信息进行融合分析、处理，进而控制所述移动机器人进行移动、避障；

供电系统，用于给所述可移动机器人、所述机器人控制器供电。

2.根据权利要求1所述的基于障碍物运动状态预测的机器人避障系统，其特征在于，还包括手机端或PC端上位机，所述的手机端或PC端上位机设置有图形用户界面，通过无线方式连接所述机器人控制器，用于监控、控制所述移动机器人的运动。

3.根据权利要求书1所述的基于障碍物运动状态预测的机器人避障系统，其特征在于，所述四个超声波传感器均匀分布在所述移动机器人的前、后、左、右四个方向上，所述四个超声波传感器的发射方向均朝外。

4.一种基于权利要求1至3中任一项所述的基于障碍物运动状态预测的机器人避障系统的避障方法，其特征在于，包括步骤：

S1、初始化所述四个超声波测距模块；

S2、所述四个超声波传感器采用分时工作的机制，在机器人速度为零的情况下，前方、右方、后方、左方超声波传感器按一定的周期和顺序进行循环测距，每个超声波传感器分别探测各自方向上障碍物的信息，机器人控制器读取并保存探测信息；

S3、根据所述超声波传感器的测距结果，预测障碍物所在方位，估计障碍物的运动状态，包括运动速度大小和方向；

S4、基于步骤S3估计的障碍物的运动状态，所述机器人执行相应的避障决策。

5.根据权利要求4所述的基于障碍物运动状态预测的机器人避障方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述四个超声波传感器采用分时工作的机制，在机器人速度为零的情况下，前方、右方、后方、左方超声波传感器按一定的周期和顺序进行循环测距的步骤具体包括子步骤：

S21、所述前方超声波传感器先后发送两次超声波测距信号，时间间隔为Δt；若前方超声波传感器有测得回波信号，则保存两次回波信号的时间分别为t₁₁和t₁₂，计算时间分别为t₁₁和t₁₂时前方障碍物距所述移动机器人的距离S₁₁、S₁₂；

S22、从步骤S21所述的前方超声波传感器发送第一次测距信号后，经过周期T，所述右方超声波传感器或左方超声波传感器先后发送两次超声波测距信号，时间间隔为Δt；若右方超声波传感器或左方超声波传感器有测得回波信号，则保存两次回波信号的时间分别为t₂₁和t₂₂，计算时间分别为t₂₁和t₂₂时右方或左方障碍物距所述移动机器人的距离S₂₁、S₂₂；

S23、从步骤S22所述的右方超声波传感器或左方超声波传感器发送第一次测距信号后，经过周期T，所述后方超声波传感器先后发送两次超声波测距信号，时间间隔为Δt；若后方超声波传感器有测得回波信号，则保存两次回波信号的时间分别为t₃₁和t₃₂，计算时间分别为t₃₁和t₃₂时后方障碍物距所述移动机器人的距离S₃₁、S₃₂；

S24、从步骤S23所述的后方超声波传感器发送第一次测距信号后，经过周期T，所述左方超声波传感器或右方超声波传感器先后发送两次超声波测距信号，时间间隔为Δt；若左方超声波传感器或右方超声波传感器有测得回波信号，则保存两次回波信号的时间分别为t₄₁和t₄₂，计算时间分别为t₄₁和t₄₂时左方或右方障碍物距所述移动机器人的距离S₄₁、S₄₂。