[发明专利]一种障碍物的检测装置、方法与移动机器人

说明书

本发明公开一种障碍物的检测装置、方法与移动机器人，所述检测方法包括，所述摄像头保持预设帧率采样图像，所述发光管发出与预设帧率同步的脉冲光；然后判断所述摄像头采样的相邻两帧图像的亮度变化值是否大于所述预设阈值，同时判断所述相邻两帧图像的亮度在时序上是否周期性隔帧变化，当上述两个判断都成立时，则表示所述摄像头前方所述预设范围内有障碍物。本发明实施中的摄像头通过增加一个同帧率的发光源，结合低成本的红外部件，在预设范围内检测到障碍物，提高机器人的感知能力，防止摄像头容易出现被挡、刮花等现象，本发明可以精确检测到，减少误判断。

技术领域

本发明涉及自主控制技术领域，尤其涉及一种障碍物的检测装置、方法与移动机器人。

背景技术

现有的扫地机器人常常通过红外感应或超声波仿生技术检测障碍物，对障碍物进行避开，将垃圾或吸或扫或擦进行清理。红外线传输距离远，但对使用环境有相当高的要求，当遇上浅色或是深色的家居物品它无法反射回来，不能够有效避障，会造成机器与家居物品发生碰撞；而且使用红外检测仅能够使机器人获悉前面内有障碍物，不能使机器人准确确定障碍物的具体位置，无法及时作出预判以有效避障。对于超声波，其检测视角较小，受环境干扰比较大，检测不到地面低矮和细小的障碍物，易导致扫地机器人被细小物体缠绕， 避障效果不好，而提高视角需额外增加超声波模块数量，使得成本较高。

如果拟利用摄像头检测障碍物的位置信息进行避障，摄像头采集图像时，视觉导航技术，由于它的低成本和高可靠性，相对于其他的方式有更多的优势，但是存在一些问题，例如超前镜头容易被挡、刮花等。为此，需要一个便于实现的障碍物检测的方法。

发明内容

相对于其他实现视觉摄像头检测障碍物的方案，让摄像头在障碍物的预设距离前准确检测到障碍物，解决摄像头在检测障碍物的过程中容易被障碍物遮挡、刮花的问题和成本问题，本发明提供如下技术方案：

一种障碍物的检测装置，该检测装置包括：

图像采集模块，用于通过摄像头以预设帧率采样障碍物反射光形成的图像；

光源模块，用于通过发光管发射出所述预设帧率的脉冲光；

图像处理模块，用于判断所述图像采集模块采样的相邻两帧图像的亮度变化值是否大于预设阈值，并判断所述相邻两帧图像的亮度在时序上是否周期性隔帧变化，上述两个判断都成立时，则表示所述图像采集模块前方预设范围内有障碍物；

其中，所述预设阈值是障碍物在所述预设范围内对所述发光管在开关切换过程中输出的光脉冲反射所产生的亮度变化参考值；障碍物反射的是所述光源模块发射出所述预设帧率的脉冲光。

进一步地，所述检测装置还包括了一个用于装设检测元件的承载模块，该承载模块包括一个承载机构，所述发光管的中心轴线与所述摄像头的中心轴线相交呈夹角地设置在所述承载机构上。

进一步地，在所述承载机构上，所述发光管与所述摄像头在竖直方向上保持预设高度，所述发光管与所述摄像头在水平方向上保持预设距离。

进一步地，所述发光管的中心轴线与所述摄像头的中心轴线相交得到一个交叉点，使得该交叉点与所述摄像头的距离大于防碰撞距离；其中所述防碰撞距离的数值大于3，单位为厘米。

进一步地，所述预定范围是以所述交叉点为圆心，预设长度为半径所确定并处于所述发光管的视角范围与所述摄像头的视角范围的交叉区域内的圆形区域；

其中，所述预设长度由所述交叉点与所述发光管的距离结合所述发光管的视角利用三角几何关系求得。

进一步地，所述发光管的视角的数值设置为30，单位为度。

一种障碍物的检测方法，该方法基于所述检测装置，所述检测方法包括：

所述摄像头保持预设帧率采样图像，所述发光管发出与预设帧率同步的脉冲光；