[发明专利]基于超声波传感器的避障系统和方法以及机器人

说明书

本发明公开了一种基于超声波传感器的避障系统和方法以及机器人，所述系统包括多个超声波传感器、处理器和驱动机构；所述多个超声波传感器包括：从左到右分布在机器人正面的第一至第三超声波传感器；设置在机器人右前方的第四超声波传感器、设置在机器人右侧的第五超声波传感器、设置在机器人左前方的第六超声波传感器以及设置在机器人左侧的第七超声波传感器；所述处理器根据所述第一至第七超声波传感器判断障碍类型和避障方案。本发明无需实时建图，只需要执行简单的逻辑判断，运算量相对于现有技术大大减少，从而压缩硬件成本，因此本发明有助于降低机器人的成本。本发明可以广泛应用于机器人领域。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是一种基于超声波传感器的避障系统和方法以及机器人。

背景技术

移动机器人在行走的过程中，由于定位准确度和精度不足等原因，实际行走的路线和方向会与原来规划的路线和方向有一定程度的偏离。除此之外，在机房或工厂等较复杂的室内环境中，由于通道狭窄、物体摆放不规律，还有人员走动等原因，都会造成移动机器人在行走过程中不可避免地会遇到障碍物。让移动机器人在前往目标点的过程中能顺利检测到并有效地避开障碍物，是导航成功的关键，同时也是为了保护机器人和防止损坏其他资产。

现有的移动机器人避障技术大多数是基于激光传感器开发的，而大部分IDC(Internet Data Center，即互联网数据中心)机房里的机柜门都含有玻璃面板结构。玻璃面板会导致激光在柜面之间发生多次的反射与折射，严重干扰了激光雷达信号的正常发射与接收，甚至造成激光雷达的失效。部分机柜的面板喷漆涂料对激光有一定的吸收作用，如几乎不反光的深色或黑色柜面，这些涂料不能有效地反射激光信号。上述因素都会给激光雷达的数据带来较大的系统误差，使得机器人对前方道路的宽窄和所遇障碍物的体积、形状及所在位置产生误判，从而导致机房环境中移动机器人导航和避障的失败。除此之外，激光雷达的信号容易受到人造光源和环境光的影响，在室外等光线较强的环境，激光雷达可能会因受到太阳光的影响而失效。

基于超声波传感器的超声波测距技术，其原理是通过计算发射和接收到同一束超声波信号的时间差来推算前方物体的距离。区别于激光和红外线等电磁波，超声波是一种机械波，其在物体表面的反射与折射受到物体材质和物体表面不同涂料的影响因素较小。在带散热孔及其他镂空结构或表面反光的物体、透明玻璃和塑料面板还有黑色机柜面板和墙体等物体的有效探测上，超声波传感器比激光雷达有着更高的准确度。与此同时，超声波传感器的有效探测范围可达5米以上，完全可以满足移动机器人在机房、家庭等室内环境中行走时对避障功能的要求。而且超声波传感器信号的发射与接收不受环境光照条件的影响，在户外等光线较强的环境中仍能正常工作，故超声波传感器具有比激光雷达更广的环境适用性。

目前主流的激光SLAM或者视觉SLAM算法在实施时均涉及实时建图，其要求机器人具备较高的算力，如机器人算力不足，会导致避障延迟或者失效。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种基于超声波传感器的避障系统和方法以及机器人，以降低避障算法的算力要求，从而降低机器人的成本。

本发明实施例的第一方面提供了：

一种基于超声波传感器的避障系统，包括多个超声波传感器、处理器和驱动机构；

所述多个超声波传感器包括：从左到右分布在机器人正面的第一至第三超声波传感器；设置在机器人右前方的第四超声波传感器、设置在机器人右侧的第五超声波传感器、设置在机器人左前方的第六超声波传感器以及设置在机器人左侧的第七超声波传感器；

所述处理器用于控制第一至第三超声波传感器检测障碍物；根据第一至第三超声波传感器的检测结果，确定障碍类型；然后控制第四至第七超声波传感器检测障碍物；根据障碍类型以及第四至第七超声波传感器的检测结果，确定避障方案；以及根据所述避障方案控制驱动机构调整机器人的姿态及位置。

进一步，所述根据第一至第三超声波传感器的检测结果，确定障碍类型，其具体包括：