本發(fā)明涉及機器人運動控制的，具體涉及非圓形清潔機器人的避障控制方法。

背景技術(shù)：

1、目前清潔場景中大多掃地機的機身造型都是圓形結(jié)構(gòu)，圓形結(jié)構(gòu)的運動規(guī)劃只需考慮機體前側(cè)障礙物的避障處理，對于清潔場景上存在的非圓形掃地機，比如，一種d型掃地機器人，作為前圓后方造型的掃地機不同于圓形掃地機，清潔運動時運動幅度較大，在后退和旋轉(zhuǎn)動作中都需考慮周圍障礙物的避障，一般地，d型掃地機器人遇到障礙物是不規(guī)則形狀的障礙物時，會立即轉(zhuǎn)彎，此時機體兩側(cè)存在差速，d型掃地機器人的側(cè)邊突起部位(例如機體前側(cè)邊緣與右側(cè)邊緣的交界處的突起結(jié)構(gòu))在與障礙物相距過近，容易撞上障礙物，機器人避障的觸發(fā)動作不夠及時，導(dǎo)致d型掃地機器人不能做到全方位(360度方向上)上的避障觸發(fā)，影響掃地機器人的清掃效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請公開非圓形清潔機器人的避障控制方法，具體的技術(shù)方案如下：

2、非圓形清潔機器人的避障控制方法，所述避障控制方法包括：步驟1、非圓形清潔機器人使用激光雷達旋轉(zhuǎn)掃描獲得有效激光點云，再在有效激光點云當中根據(jù)激光點之間的位置關(guān)系以及激光點與非圓形清潔機器人的機體中心之間的距離，確定各個方位上用于表示障礙物位置的激光點；然后執(zhí)行步驟2；其中，一個方位上用于表示障礙物位置的激光點是表示一個障礙物位置的激光點；步驟2、根據(jù)非圓形清潔機器人的左驅(qū)動輪速度、右驅(qū)動輪速度以及非圓形清潔機器人在當前時刻的位姿，計算非圓形清潔機器人在下一時刻的位姿；然后執(zhí)行步驟3；步驟3、獲取非圓形清潔機器人的對齊點與一個方位上用于表示障礙物位置的激光點之間的距離在相鄰兩個時刻之間產(chǎn)生的變化情況，再根據(jù)該變化情況，確定非圓形清潔機器人從當前時刻移動至下一時刻的過程中存在與障礙物相碰撞的趨勢；然后執(zhí)行步驟4；步驟4、將新的一個方位上用于表示障礙物位置的激光點更新為步驟3所述的一個方位上用于表示障礙物位置的激光點，再返回執(zhí)行步驟3，直至步驟3遍歷完步驟1確定出的各個方位上用于表示障礙物位置的激光點；然后觸發(fā)非圓形清潔機器人調(diào)整其位姿，以避開各個方位上的障礙物位置；每次執(zhí)行步驟4時，所述新的一個方位上用于表示障礙物位置的激光點是，步驟1獲取到的各個方位上用于表示障礙物位置的激光點當中，未執(zhí)行過步驟3的用于表示障礙物位置的激光點；其中，非圓形清潔機器人的機體中心與各個方位上用于表示障礙物位置的激光點的連線與非圓形清潔機器人的機體邊緣的交點標記為非圓形清潔機器人的對應(yīng)方位上的對齊點；相鄰兩個時刻包括當前時刻和下一時刻。

3、綜上，本技術(shù)方案在控制非圓形清潔機器人開始避障之前，通過激光雷達旋轉(zhuǎn)掃描出的多個方位上的激光點，再基于激光點之間的位置關(guān)系以及處于對應(yīng)方位的障礙物內(nèi)的激光點與機體中心之間的距離關(guān)系，獲取多個方位上的障礙物的位置信息，并確定出各個方位上用于表示障礙物位置的激光點，不需在機體中額外增加碰撞傳感器。在基于激光雷達掃描出的激光點的位置關(guān)系確定出各個方位上用于表示障礙物位置的激光點后，非圓形清潔機器人還根據(jù)左右驅(qū)動輪速度來預(yù)測非圓形清潔機器人的運動趨勢及其在相應(yīng)時刻所能移動到的位置，在非圓形清潔機器人實際移動之前，當計算確定下一時刻離各個方位上的障礙物距離比當前時刻離對應(yīng)方位上的障礙物距離更近時，確認非圓形清潔機器人即將撞到對應(yīng)方位上的障礙物，然后非圓形清潔機器人調(diào)整其位姿，從而非圓形清潔機器人避障動作及時準確，而且能夠在對應(yīng)方位上基于非圓形清潔機器人的對齊點與用于表示障礙物位置的激光點之間的距離及其在相鄰兩個時刻之間產(chǎn)生的變化情況提前作出合理的避障規(guī)劃，避免直接碰撞上一個方位上的障礙物。在此基礎(chǔ)上通過重復(fù)執(zhí)行步驟3來判斷多個方位上用于表示障礙物位置的激光點與非圓形清潔機器人的對齊點之間的距離變化情況，由此在非圓形清潔機器人實際發(fā)生位移之前，依次預(yù)測出非圓形清潔機器人存在與各個方位上的障礙物相碰撞的預(yù)測結(jié)果，從而通過激光雷達掃描的多個角度上的激光點云來兼顧到多個方位上的障礙物碰觸問題，使得非圓形清潔機器人可以利用各個方位上用于表示障礙物位置的激光點來觸發(fā)執(zhí)行各個方位上的有效避障動作，避免非圓形清潔機器人按照既定運動軌跡行走過程中直接碰撞上對應(yīng)方位上的障礙物，或者避免在后退和旋轉(zhuǎn)動作中避開一個特定方位上的障礙物卻又碰撞上另一個特定方位上的障礙物的現(xiàn)象，使得非圓形清潔機器人在多個方位分布的障礙物場景下避障動作靈活，提高導(dǎo)航避障效率。

技術(shù)特征：

1.非圓形清潔機器人的避障控制方法，其特征在于，所述避障控制方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述避障控制方法，其特征在于，在所述步驟1獲取的有效激光點云中，計算不同位置的兩個激光點之間的平面投影距離，其中，不同位置的兩個激光點之間的平面投影距離是該兩個激光點在非圓形清潔機器人的行走平面內(nèi)形成的距離；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述避障控制方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述避障控制方法，其特征在于，在步驟14劃分出位于同一障礙物的各個激光點中，選擇距離機體中心最近的一個激光點作為一個方位上用于表示障礙物位置的激光點，并將一個方位上用于表示障礙物位置的激光點的二維平面坐標設(shè)置為其所在障礙物的位置坐標；從而確定出各個方位上用于表示障礙物位置的激光點及其位置坐標；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述避障控制方法，其特征在于，所述步驟2中，若非圓形清潔機器人的左驅(qū)動輪速度和非圓形清潔機器人的右驅(qū)動輪速度都不等于數(shù)值0，則非圓形清潔機器人將下一時刻所移動到的位置設(shè)置為目標導(dǎo)航位置，但非圓形清潔機器人沒有開始往目標導(dǎo)航位置移動；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述避障控制方法，其特征在于，在所述步驟2中，所述根據(jù)非圓形清潔機器人的左驅(qū)動輪速度、右驅(qū)動輪速度以及非圓形清潔機器人在當前時刻的位姿，計算非圓形清潔機器人在下一時刻的位姿的方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述避障控制方法，其特征在于，所述非圓形清潔機器人包括機身、機頭和兩個對稱設(shè)置的驅(qū)動輪，兩個對稱設(shè)置的驅(qū)動輪通過輪軸連接，輪軸設(shè)置于所述機身和所述機頭之間的分界線處；機身和機頭組成的機體造型不是圓形，機頭的前方是指向非圓形清潔機器人的移動方向；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述避障控制方法，其特征在于，若非圓形清潔機器人的左驅(qū)動輪速度不等于非圓形清潔機器人的右驅(qū)動輪速度，則非圓形清潔機器人被配置為沿著預(yù)設(shè)時針方向按照角速度ωc轉(zhuǎn)動預(yù)設(shè)角度，對于同一方位上用于表示障礙物位置的激光點，非圓形清潔機器人的對齊點被配置為沿著預(yù)設(shè)時針方向的逆方向轉(zhuǎn)動預(yù)設(shè)角度，使非圓形清潔機器人的位姿的變化時，非圓形清潔機器人的對齊點變化。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述避障控制方法，其特征在于，在步驟3中，所述根據(jù)該變化情況，確定非圓形清潔機器人從當前時刻移動至下一時刻的過程中存在與障礙物相碰撞的趨勢的方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述避障控制方法，其特征在于，通過執(zhí)行步驟1來獲取一個方位上用于表示障礙物位置的激光點落入非圓形清潔機器人的行走平面的二維坐標，記為障礙物的位置坐標(xp,yp)；

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述避障控制方法，其特征在于，通過執(zhí)行步驟2獲得目標導(dǎo)航位置的坐標為(x1,y1)以及非圓形清潔機器人在下一時刻的移動方向指示的角度θ1后，非圓形清潔機器人在目標導(dǎo)航位置處的機器人坐標系相對于非圓形清潔機器人在當前位置處的機器人坐標系發(fā)生位姿變化，則將非圓形清潔機器人在目標導(dǎo)航位置處的機器人坐標系設(shè)置為轉(zhuǎn)換后的機器人坐標系，其中，轉(zhuǎn)換后的機器人坐標系的原點是目標導(dǎo)航位置；

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述避障控制方法，其特征在于，所述相對坐標轉(zhuǎn)換公式的計算方式包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述避障控制方法，其特征在于，非圓形清潔機器人在當前位置處的對齊點與非圓形清潔機器人在當前位置處的機體中心之間的平面投影距離與待規(guī)避障礙物當前時刻對齊角度存在預(yù)先設(shè)置的映射關(guān)系；其中，非圓形清潔機器人在當前位置處的對齊點與非圓形清潔機器人在當前位置處的機體中心之間的平面投影距離使用robot_rela_dist(relaθ0)表示；

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述避障控制方法，其特征在于，在步驟3中，所述獲取非圓形清潔機器人的對齊點與一個方位上用于表示障礙物位置的激光點之間的距離在相鄰兩個時刻之間產(chǎn)生的變化情況的方法包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述避障控制方法，其特征在于，在步驟4中非圓形清潔機器人調(diào)整其位姿的方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請公開非圓形清潔機器人的避障控制方法，包括：步驟1、非圓形清潔機器人使用激光雷達旋轉(zhuǎn)掃描獲得有效激光點云確定各個方位上用于表示障礙物位置的激光點；步驟2、根據(jù)非圓形清潔機器人的左驅(qū)動輪速度、右驅(qū)動輪速度以及非圓形清潔機器人在當前時刻的位姿計算下一時刻的位姿；步驟3、獲取對齊點與一個方位上用于表示障礙物位置的激光點之間的距離在相鄰兩個時刻之間的變化情況，再確定非圓形清潔機器人存在與障礙物相碰撞的趨勢；步驟4、將新的一個方位上用于表示障礙物位置的激光點更新為所述一個方位上用于表示障礙物位置的激光點，直至遍歷完各個方位上用于表示障礙物位置的激光點；然后非圓形清潔機器人調(diào)整其位姿以避開障礙物位置。

技術(shù)研發(fā)人員：陳澤鑫,陳卓標,周和文
受保護的技術(shù)使用者：珠海一微半導(dǎo)體股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19