[发明专利]用于数据型激光雷达机器人的避障预警系统和预警方法

说明书

本发明提供用于数据型激光雷达机器人的避障预警系统和预警方法，预警系统由基础图形单元、配置单元、存储单元、侦测单元、图形绘制单元和预警显示单元组成；预警方法包括通过基础图形单元建立极坐标系、接收用户输入数据形成配置文件、通过侦测单元扫描获取雷达扫描得到的障碍物属性数据、在极坐标系以内绘制出防区图形和障碍物图形，通过向用户显示防区图形和障碍物图形向用户提出预警。采用本发明的技术方案，通过建立用于与避障预警系统之间的会话接口，使用户能够按在自己的方式划分防区，在不同的使用条件下，大幅度节省系统消耗的资源，为机器人的安全运行奠定了基础。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，尤其涉及用于数据型激光雷达机器人的避障预警系统和预警方法。

背景技术

激光雷达是一种常见的高精度测距传感器，具有测距精度高、受环境影响小、数据分辨率高等特点，目前已被广泛应用可移动机器人、无人机、机动车辆避障等领域。根据激光雷达的数据类型来划分，激光雷达主要有数据型激光雷达和避障型激光雷达。其中，数据型激光雷达的输出数据为传感器窗口内各个角度的障碍物距离信息；避障型激光雷达的输出数据为预设防区内是否有障碍物的布尔值。而在可移动的机器人上主要采用的是数据型激光雷达，机器人在移动前，首先需要对路径进行规划，在进行路径规划前，首先通过激光雷达扫描探测发现周边环境中的障碍物，而后将激光雷达输出数据接入安装在机器人操作系统以内的导航框架中，以便进行相应的路径规划运算，从而实现避障。采用这种方式进行路径规划时，当机器人通过第一次路径规划没有找到合适的路径时，就会在进行第二次路径规划时清除原来存储在导航框架以内的障碍物信息以后进行第二次路径规划，然而，由于障碍物仍然存在于原来的位置，当机器人移动时，就会有很大的概率蹭碰到障碍物，引起安全事故。而如果机器人上安装的是避障型激光雷达，目前，避障型激光雷达的输出数据为预设防区内是否有障碍物的布尔值，在这种情况下，避障型激光雷达会将机器人激光雷达扫描范围划分为几个预警区域，当预设预警区域中有障碍物时，相应的标志位被置位，采用这种方式时，激光雷达的分辨率由制造商决定，相应的预警区域的划分数量以及大小也由制造商决定，若预警区域划分数量过少或划分大小过大，都不利于机器人完全发现各个预警区域以内的障碍物，从而导致机器人有与障碍物发生碰撞的危险，引起安全事故。

发明内容

本发明实施例提供一种用于数据型激光雷达机器人的避障预警系统和预警方法，所述预警系统包括基础图形单元、配置单元、存储单元、侦测单元、图形绘制单元和预警显示单元；所述避障预警系统安装于机器人之上，所述机器人之上还安装有数据型激光雷达；

基础图形单元：用于以所述激光雷达部署位置为极点，以当前激光雷达传感器发射激光束的方向为极轴建立极坐标系；

配置单元：用于接收来自于用户输入的防区数量数据，并根据用户输入的防区数量数据，建立相同数量的配置文件，再依次通过各个配置文件接收来自于用户输入的多个防区顶点坐标，待用户输入完毕之后，将所有配置文件发送给存储单元；

侦测单元：用于控制所述激光雷达运行，使所述激光雷达发射出激光束，使该激光束以所述激光雷达部署位置为圆心转动，通过该激光束对其周围区域进行扫描侦测，每当激光束侦测到障碍物时，建立一个相应的障碍物属性文件，通过该障碍物属性文件获取并记录障碍物上各个顶点在所述极坐标系以内的投影位置处的障碍物顶点坐标，待激光束转动一周之后，将所有障碍物属性文件发送给存储单元；

存储单元：用于接收并存储来自于配置单元的配置文件，还用于接收并存储来自于侦测单元的障碍物属性文件；

图形绘制单元：接收来自于所述存储单元以内的配置文件和障碍物属性文件，依次从各个配置文件中提取出相应的防区顶点坐标，在极坐标系以内绘制出相应的防区顶点，再将每个配置文件对应的多个防区顶点依序连接成为一个封闭环状的防区图形；依次从各个障碍物属性文件中提取出相应的障碍物顶点坐标，在极坐标系以内绘制出相应的障碍物顶点，再将每个障碍物属性文件对应的多个障碍物顶点依序连接成为一个封闭环状的障碍物图形；