[发明专利]一种基于视觉的机器人碰撞预警方法

权利要求书

1.一种基于视觉的机器人碰撞预警方法，其特征在于，按以下步骤进行预警：

步骤1、通过多个视觉传感器监测机器人周围环境，并判断是否有障碍物；

是则进入下一步，否则保持机器人常速运动；

步骤2、定位任意三个连续等时间间隔的障碍物位置和高度；

步骤3、建立障碍物时间运动轨迹模型以及原地运动模型；

步骤4、预测障碍物下一时刻运动轨迹位置信息；

步骤5、设定自适应安全阈值碰撞预警规则；

步骤6、根据步骤5的规则判断是否需要预警，以及是否需要报警；

需要报警则控制机器人停止运动；

需要预警则控制机器人减速运动；

无需预警及报警，则保持机器人常速运动；

重复上述步骤，在线实时更新障碍物时间轨迹模型和原地运动模型，直至机器人工作结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的机器人碰撞预警方法，其特征在于，所述机器人碰撞预警方法基于机器人碰撞预警系统来实现，所述机器人碰撞预警系统包括机器人(1)、机器人控制系统(2)、视觉系统(4)以及多个视觉传感器(3)，所述机器人(1)连接机器人控制系统(2)，并在机器人控制系统(2)的控制下动作；

多个视觉传感器(3)连接视觉系统(4)，所述视觉系统(4)与机器人控制系统(2)也保持数据交互，通过视觉系统(4)按步骤1-步骤6对是否需要预警，以及是否需要报警进行判断，然后反馈给机器人控制系统(2)对机器人(1)进行控制。

3.根据权利要求1所述的一种基于视觉的机器人碰撞预警方法，其特征在于，步骤2中视觉检测系统获取物体或人的任意三个连续等时间间隔时刻的中心位置，位置信息分别记为p_t-2(x_t-2,y_t-2,z_t-2)，p_t-1(x_t-1,y_t-1,z_t-1)，p_t(x_t,y_t,z_t)，t≥2；并获取物体或人的任意三个连续等时间间隔时刻的高度h_t-2，h_t-1，h_t(t≥2)。

4.根据权利要求3所述的一种基于视觉的机器人碰撞预警方法，其特征在于，步骤3对上述步骤2获得的连续三个位置点p_t-2、p_t-1、p_t进行圆拟合，得到物体或人当前时刻t的运动轨迹半径R_t和中心点P_t(X_t,Y_t,Z_t)；

若p_t-2、p_t-1、p_t不共线，分别计算出时间运动轨迹中心点P_t与障碍物t-2和t时刻位置p_t-2、p_t的角度，即和对应的角度θ_t-2、θ_t(θ_tθ_t-2)；

假设连续三个时刻障碍物为匀速运动，根据上述拟合圆结果和三个点位置，估算出障碍物的运动速度

记录障碍物时间运动轨迹模型，记作

步骤4根据障碍物时间运动轨迹模型估算障碍物下一时刻的位置

若p_t-2、p_t-1、p_t共线，障碍物时间轨迹模型近似为R_t无穷大的圆，运动速度则下一时刻的预测位置

5.根据权利要求4所述的一种基于视觉的机器人碰撞预警方法，其特征在于，步骤3建立原地运动模型时，将障碍物视为以当前位置p_t为中心，半径为r的球体，其中活动半径记录障碍物原地运动模型，记作m_t(p_t,r)。