[发明专利]障碍物检测方法、巡检机器人车载避障系统及方法

说明书

本发明涉及一种障碍物检测方法、巡检机器人车载避障系统及方法，巡检机器人上设置有探测雷达系统、图像采集系统；所述探测雷达系统包括多个同步检测障碍物信息的探测雷达，各探测雷达同步启动检测障碍物信息；在任一探测雷达检测到障碍物信息、或巡检机器人行驶至弯道路段时，所述图像采集系统同步启动根据所述探测雷达系统检测的障碍物信息采集障碍物图片，核准识别有效目标障碍物信息。本发明将探测雷达系统、图像采集系统结合，共同实现障碍物的判断与检测，提高了障碍物的检测精度，适宜于地铁隧道巡检机器人的智能避障需要。

技术领域

本发明属于轨道交通巡检技术领域，尤其涉及一种障碍物检测方法、巡检机器人车载避障系统及方法。

背景技术

现有地铁隧道中巡检机器人采用单一探测模块进行障碍物探测，而现在部分隧道路段的隧道两侧存在着较多的干扰物，例如电气柜、管线、警示牌、红绿灯等，单一探测模块的识别在此种环境下误报率很高。同时，现有的探测模块主要采用红外测距、超声波测距或视觉系统识别，但采用红外测距、超声波测距的智能避障系统在检测完毕后，不能直观地观测障碍物的外观、大小等；采用视觉系统识别的智能避障系统，其视觉识别系统体积相对较大，不易搭载在隧道巡检机器人上。

例如，专利CN206773526U轮式机器人复合式智能避障系统，该系统运用超声波测距模块和红外测距模块组合进行障碍物检测，但是超声波测距模块测量距离很短，远处障碍物测量不到，红外测距模块单独测量远处障碍物，识别率低，不能准确地预警，而且智能避障系统不能很好地适应地铁隧道环境。专利CN108268036A一种新型机器人智能避障系统，该系统是使用多个超声波传感器和红外线传感器分别来检测障碍物距离、形状、速度，但是受传感器自身因素的限制，应用在地铁隧道环境，受干扰物较多的影响，误报率高。因此，本发明考虑对上述避障系统进行改进。

发明内容

本发明在上述现有巡检机器人避障检测法不足的基础上提供了一种障碍物检测方法、巡检机器人车载避障系统及方法，将探测雷达系统、图像采集系统结合，提高了障碍物检测精度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种障碍物检测方法，用于轨道巡检机器人障碍物检测，巡检机器人上设置有探测雷达系统、图像采集系统；

所述探测雷达系统包括多个同步检测障碍物信息的探测雷达，各探测雷达同步启动检测障碍物信息；

在任一探测雷达检测到障碍物信息、或巡检机器人行驶至弯道路段时，所述图像采集系统同步启动根据所述探测雷达系统检测的障碍物信息采集障碍物图片，核准识别有效目标障碍物信息。

优选的，所述探测雷达包括激光雷达，所述激光雷达向巡检机器人前方发射激光光束，当扫描到障碍物时，激光以点的形式返回，形成障碍物点云集合，排除障碍物点云集合中的干扰点，确定目标障碍物大小，并通过测算激光的飞行时间确定目标障碍物距离。

优选的，所述探测雷达包括毫米波雷达，所述毫米波雷达向巡检机器人前方发射无线电波，当扫描到障碍物时产生回波，通过回波大小、测算时间分别确定目标障碍物大小、目标障碍物距离。

优选的，在激光雷达进行障碍物检测时，以激光雷达中心点为原点，建立障碍物点云集合的世界坐标系，坐标系上任一点表示为(R,ω,α)表示，R代表扫描到的障碍物点到激光雷达中心点的距离；ω代表发射激光与水平面的垂直角度；α表示激光与雷达正向的水平角度，则激光扫描点在激光雷达世界坐标系下的空间坐标(X',Y',Z')为:

以轨道边界为边界条件，将障碍物点云集合中的干扰点分为轨道边界外干扰点与轨道内干扰点，分别以激光雷达的水平角度扫描范围与垂直检测范围为约束条件限定轨道边界外干扰点与轨道内干扰点；其中，水平角度扫描范围通过轨道的边界限定，垂直检测范围通过激光雷达距轨面的距离限定。