[发明专利]基于深度摄像头的机器人临时避障方法

摘要

本发明公开了一种基于深度摄像头的机器人临时避障方法，机器人在沿既定的全局导航路径行进的过程中如果检测到障碍物，则采用安装在机器人上的深度摄像头偏转左、右两个角度拍摄得到深度图，处理得到局部环境地图，在局部环境地图中检测障碍物左、右两侧的行进空间，选择宽度较大的一侧作为绕行行进空间，绘制绕行移动范围矩形，在绕行移动范围矩形内生成绕行可行点，从中选择绕行点，生成绕行路径，再将绕行路径映射到全局地图中，将映射后绕行路径的末点与原始全局导航路径上的下一个行进节点连接，完成临时避障。本发明可以高效、准确地完成机器人临时避障，并在绕行避障后返回原始全局导航路径，提高机器人的智能性。

主权项

1.一种基于深度摄像头的机器人临时避障方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：机器人在沿既定的全局导航路径行进的过程中，对行进方向上的障碍物进行检测，一旦检测到障碍物，进入步骤S2；S2：在检测到障碍物后，机器人上所安装的深度摄像头分别向左、右偏转一定角度，拍摄得到两幅深度图，将两幅深度图转换为3D点云图，分层压缩得到2D局部点云地图，将两幅2D局部点云地图进行旋转拼接，得到局部环境地图；S3：在步骤S2得到的局部环境地图中，以机器人当前位置为坐标原点、正前方为X轴、左边为Y轴建立坐标系，然后检测得到障碍物点云的上、下、左、右边界，并且检测得到障碍物左、右两侧的行进空间；S4：判断是否有左、右两侧任意一侧行进空间宽度大于机器人直径D，如果是，进入步骤S5，否则进机器人停止前进；S5：选择障碍物左、右两侧行进空间宽度较大的一侧作为绕行行进空间，在局部环境地图中沿机器人在全局导航路径的行进方向上绘制一个标识绕行移动范围的矩形，该矩形包含机器人、障碍物和绕行行进空间，且在机器人后方和障碍物前方根据预设尺寸预留空余范围；S6：在绕行移动范围矩形内，采用绕行可行点搜索算法生成绕行可行点；绕行可行点搜索算法采用基于作圆法的绕行可行点搜索算法，其具体步骤为：S6.1：以机器人当前位置作为圆点、大于机器人半径的预设半径r为半径作圆，并将圆进行K等分，对等分点进行编号，将位于绕行移动范围内的等分点作为第1代候选可行点；令可行点代数i＝1，初始化绕行可行点集合S6.2：从第i代候选可行点中，依次计算每个候选可行点到最近障碍物点的距离h，如果r＜h＜λr，其中λ＞1，则将该候选可行点作为本代的绕行可行点，放入第i代绕行可行点集合si和绕行可行点集合S，否则不作为绕行可行点；S6.3：如果第i代绕行可行点数量为零，搜索结束，否则进入步骤S6.4；S6.4：从第i代绕行可行点集合si中取出1个绕行可行点，以该绕行可行点为圆心、该绕行可行点到最近障碍物点的距离h为半径作圆，并将圆进行K等分，筛选位于绕行移动范围内、之前所绘制的所有历史圆的覆盖范围以外的等分点作为候选可行点，将绕行可行点集合S中位于该绕行可行点所绘制圆以内的绕行可行点删除，并将该绕行可行点和位于该绕行可行点所绘制圆以内的绕行可行点从第i代绕行可行点集合si中删除，然后从第i代绕行可行点集合si中重新取出1个绕行可行点搜索第i+1代候选可行点，直到第i代绕行可行点集合si为空；S6.5：令i＝i+1，返回步骤S6.2；S7：在步骤S6得到的绕行可行点中选择绕行点，生成绕行路径；绕行路径生成方法的具体步骤包括：S7.1：分别求取步骤S6得到的每个绕行可行点与机器人当前位置的距离，根据距离从小到大对绕行可行点进行排序，得到排序后的绕行可行点的集合P；S7.2：令绕行点序号k＝1，第0个绕行点为机器人当前位置；S7.3：按照顺序依次连接第k‑1个绕行点与绕行可行点集合P中序号大于第k‑1个绕行点的绕行可行点，将连接线段按照机器人半径划分为小段，计算每个分段点与其最近障碍物点的距离，如果所有分段点与最近障碍点的距离都大于机器人半径，则将该绕行可行点放入集合Z，否则不作任何操作；在集合Z中选择编号最大的绕行可行点作为第k个绕行点；S7.4：如果第k个绕行点是否存在，进入步骤S7.5，否则令k＝k+1，返回步骤S7.2；S7.5：将得到的绕行点按照其序号连接，得到机器人的绕行路径；S8：根据机器人当前位置在全局地图中的坐标，将步骤S7中得到的绕行路径所经过的绕行点坐标映射到全局地图中，将映射后绕行路径的末点与原始全局导航路径上的下一个行进节点连接，机器人根据绕行路径行进。