[发明专利]机器人的避障控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种机器人的避障控制系统及方法，该方法包括：获取机器人当前的定位数据，并根据当前定位数据及预先确定的移动区域内各个障碍物的位置数据，确定当前定位位置至目标位置路径中是否有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物；若有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物，则根据获取的定位数据、预先确定的机器人的3D模型及预先确定的该障碍物的3D模型，计算出机器人与该障碍物的最短距离；根据获取的定位数据、计算的最短距离及该障碍物的3D模型，计算出当前机器人应运动的方向，根据计算出的运动方向控制机器人的运动姿态，以避开障碍物。本发明能有效地控制机器人避障。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种机器人的避障控制系统及方法。

背景技术

目前，自主移动机器人能够广泛应用于许多场景，比如担任展览馆的导览工作，带领参观者从一个展区介绍到另一个展区；餐厅的服务工作，主动欢迎客人，并带领客人到空位上点餐；公共场所的引导、巡逻工作，沿着程序设定的路线移动，有人需要帮助停下回答提问等等。在这些场景下，如何避免机器人在运动中碰撞环境中的障碍物，是一个重要的技术问题。目前，自主移动机器人是依靠自身的传感器来定位及避障，业界通常的避障方案是：在机器人上安装接近传感器(例如，超声波、红外、激光等传感器)，如果机器人检测到距障碍物一定距离(比如10cm)，则进行避障。

现有的避障方案有以下缺点：第一、只能在传感器所在高度平面检测到障碍物，对于四腿桌子等情况，假设传感器所在高度为30厘米，而桌面高度为60厘米，那么传感器无法检测到障碍物，最终会导致机器人撞上桌面；第二、只能在安装有传感器的方向检测到障碍物，假如机器人后面没有传感器，则后退会导致撞上障碍物。

因此，如何在传感器无法全面侦测的情况下，有效控制机器人避障已经成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机器人的避障控制系统及方法，旨在有效控制机器人避障。

为实现上述目的，本发明提供的一种机器人的避障控制系统，所述避障控制系统包括：

确定模块，用于实时或者定时获取机器人当前的定位数据，并根据当前定位数据及预先确定的移动区域内各个障碍物的位置数据，确定当前定位位置至目标位置路径中是否有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物；

计算模块，用于若有离当前定位位置的距离小于预设距离的障碍物，则对预先确定的机器人的3D模型及该障碍物的3D模型进行预处理，针对机器人的每一个关节，利用预先确定的算法找出包围各个关节的最小凸多面体，以将机器人的非凸模型转换为凸体模型；对该障碍物的3D模型执行扇形均分，并对均分后的单个扇形进行凸分解；对获取的定位数据、预处理后的机器人3D模型数据及预处理后的该障碍物3D模型数据，利用预先确定的距离计算规则计算出机器人与该障碍物的最短距离；

控制模块，用于根据获取的定位数据、计算的最短距离及该障碍物的3D模型，计算出当前机器人应运动的方向，根据计算出的运动方向控制机器人的运动姿态，以避开障碍物。

优选地，所述计算模块还用于：

建立待扇形均分的障碍物3D模型的球形包围盒，找到球形包围盒的球心；设定一经过所述球心的初始扇形均分平面，将所述初始扇形均分平面按预设的旋转角绕所述球心进行多次旋转，以将球形包围盒均分为n个扇形部分；该球形包围盒的n个扇形部分作为障碍物3D模型的n个模型部分。

优选地，所述预先确定的距离计算规则包括：

根据机器人当前的定位数据及预先确定的筛选算法，对障碍物3D模型扇形均分后获得的各个模型部分进行筛选，筛选出待进行距离计算的模型部分；

对获取的定位数据、筛选出的模型部分，利用预先确定的距离计算算法计算出机器人与筛选出的模型部分的最短距离，该最短距离为机器人与障碍物的最短距离；