[发明专利]一种移动机器人防跌落方法及装置

说明书

本发明涉及一种移动机器人防跌落方法，包括以下步骤：步骤S1、将左右固态激光雷达数据融合；步骤S2、对数据进行优化；步骤S3、对高度进行判断；步骤S4、策略判定，并执行。本发明相较于超声波雷达检测、视觉检测技术，通过固态线激光雷达实现移动机器人防跌落，不受地面材料和花纹影响，结果精度高，具备检测范围覆盖机器人前方所有范围，同时可以计算凹陷和台阶距离。

技术领域

本发明属于移动式机器人技术领域，尤其涉及一种移动机器人防跌落方法及装置。

背景技术

随着移动机器人技术高速发展，移动机器人广泛商场、医院和工厂，如清洁机器人、迎宾机器人和牵引机器人等。移动机器人在运行期间，遇到路面缺失(如地面凹陷、扶梯和台阶)的情况，有可能发生机器人跌落风险，轻则机器人本体损坏，重则机器人从高处坠落，引发安全隐患。因此需要移动机器人及时探测到前方的地面凹陷或者台阶，及时采取应对措施(制动或者绕行)。

目前移动机器人上常见的防跌落方法有：在底盘下方安装红外测距传感器，检测底盘和地面的距离，当超过设定的阈值则认为机器人有跌落风险，但是由于红外测距传感器无法探测黑色和透明物体，容易误触发，而且红外测距传感器检测范围小，只能测量机器人到地面某个点的距离，有漏检的可能；在移动机器人前方倾斜安装超声波雷达，检测到地面的距离，但是超声波雷达刷新频率低，探测结果可能会有延迟，而且探测结果受地面材料影响较大，很容易误检；有些通过视觉的方式来检测，但是每个路面的凹陷不尽相同且地面花纹种类繁多，不易检测，而结果受光照影响明显，很容易失效。

发明内容

本发明目的在于提供一种移动机器人防跌落方法及装置，相较于超声波雷达检测、视觉检测技术，通过固态线激光雷达实现移动机器人防跌落，不受地面材料和花纹影响，结果精度高。

为了实现这一目的，采用以下技术方案：

一种移动机器人防跌落方法，包括以下步骤：

步骤S1、将左右固态激光雷达数据融合；

步骤S2、对数据进行优化；

步骤S3、对高度进行判断；

步骤S4、策略判定，并执行。

进一步地，步骤S1包括：接收到左右固态线激光采集数据，将数据转换到机器人坐标下(可以以机器人的某个点为原点建立坐标系，以左右固态激光雷达中心点为原点，三维坐标系中的x轴和y轴为水平方向，三维坐标系中的z轴为竖直方向；

L为左右固态线激光雷达测量得到数据集合，三维坐标可以计算得到

x_i＝r_icos(θ_i)cos(α)

y_i＝r_isin(θ_i)

z_i＝r_icos(θ_i)sin(α)

其中，l_i(r_i,θ_i)∈L。

进一步地，步骤S2包括：设定固态激光雷达采样频率为10Hz，测定机器人宽度，并根据机器人宽度，将超出机器人宽度外的数据剔除，从而进行数据筛选。

进一步地，步骤S3包括，设定最大高度阈值Hf,范围280mm-330mm，固态线激光雷达安装高度250mm-300mm加上移动机器人越障最大高度30mm；如果zi≥Hf，将该点存放在集合D内；如果所有HiHf，则机器人前方地面可以通行。