[发明专利]一种移动机器人虚拟安全防护区域保护系统以及方法

说明书

本发明公开了一种移动机器人虚拟安全防护区域保护系统以及方法，包括移动机器人、机器人安全单元和激光测距元件，所述机器人安全单元设定不同的虚拟安全防护区域的范围及机器人在不同区域内的安全避障机制，所述激光测距元件测量障碍物的距离信息，所述机器人安全单元读取所述激光测距元件测量的距离数据，通过坐标转换，将距离数据转换为与虚拟安全防护区域在同一坐标系的数据值，通过算法判断障碍物所在的区域，并根据优先级原则执行相应安全避障机制；本申请对在满足安全要求的情况下，降低成本，实现小型激光测距元件在机器人上的安全使用，同时安全距离可以灵活调节，满足机器人在不同应用场景的安全需求。

技术领域

本发明涉及移动机器人控制技术领域，尤其涉及一种移动机器人虚拟安全防护区域保护系统以及方法。

背景技术

随着工业生产发展的需求及移动机器人技术的发展，越来越多的移动机器人被用于工厂物流转运，移动机器人在复杂环境中的人机协作的安全性成为了一个重要的问题，需同时对静态的、动态的障碍物进行实时防护。最常用安全保护的方法是使用带有硬件安全开关量的激光测距元件，如安全雷达，但是，目前此种安全激光测距元件体积较大，且价格昂贵，不适用于小型机器人。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本申请的目的在于提供一种移动机器人虚拟安全防护区域保护系统以及方法。

为实现本发明的目的，本发明提供的了一种移动机器人虚拟安全防护区域保护系统，包括机器人安全单元和激光测距元件，

所述机器人安全单元设定虚拟安全防护区域的范围，所述虚拟安全防护区域包括范围不同的多级安全区域，所述机器人安全单元设定所述移动机器人在多级安全区域内的安全避障机制；

其中，机器人安全单元设定虚拟安全防护区域的范围及安全避障机制，具体包括如下步骤：

步骤1.1所述虚拟安全防护区域包括范围不同的多级安全区域，每一级安全区域的设置方式如下：以机器人中心坐标为原点，在机器人四周设置至少4个坐标点，将所述坐标点依次连接起来所围成的多边形区域，则为该级安全区域；

步骤1.2设置障碍物在多级安全区域内时所执行的安全避障机制及优先级顺序；

所述激光测距元件安装于所述移动机器人上，其测量障碍物的距离信息，所述机器人安全单元读取所述激光测距元件测量的距离数据，通过坐标转换，将距离数据转换为与虚拟安全防护区域在同一坐标系的数据值；

机器人安全单元读取激光测距元件测量的距离数据并进行坐标转换，具体包括如下步骤：

步骤2.1机器人安全单元读取激光测距元件所测量的障碍物基于激光测距元件极坐标系的原始极坐标数据；

步骤2.2机器人安全单元读取步骤2.1中的原始极坐标数据后，将其转换为障碍物基于激光测距元件直角坐标系的点云坐标；

步骤2.3机器人安全单元将步骤2.2中转换后的障碍物基于激光测距元件直角坐标系的点云坐标转换为障碍物基于移动机器人直角坐标系的点云坐标；

机器人安全单元通过算法判断障碍物所在的区域，并根据优先级原则执行相应安全避障机制；

判断障碍物所在的安全区域，并根据优先级原则执行相应安全避障机制，具体包括如下步骤；

步骤3.1选取其中1个多边形，初始化参数sumA为0，sumA为符合条件的交点之和；

步骤3.2选取多边形中一组相邻两坐标点；判断选取的坐标点是否为重复选取，若是，执行步骤3.9；

步骤3.3比较障碍物点云y坐标值是否在相邻两坐标点中最大y坐标值和最小y坐标值区间内；

步骤3.4若不在区间内，则返回步骤3.2，若在此区间内，则执行步骤3.5计算；