[发明专利]一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法

权利要求书

1.一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法，其特征在于，包括导航系统和避障系统，所述导航系统包括机器人主体、安装在所述机器人主体两侧的主摄像头、路线规划模块、视野调整模块，所述避障系统包括障碍识别模块、路线修正模块、视野补偿模块；

所述避障系统的工作方法包括以下步骤：

S1障碍识别；在机器人主体正常运行在设定路线的基础上，判断副摄像头是否收集到障碍物的图像，避障系统包括声波发生器和图像传感器；其识别方法包括以下过程：

S11声波识别；当障碍物进入副摄像头的远景区，声波发生器的回收时间出现变化，立即触发避障识别；

S12图像采集；副摄像头采集到障碍物的图像并将图像传递给避障系统，由避障系统进行障碍物的识别，在触发避障识别的情况下，确定障碍物是在设定路线的碰撞区内的；

S2障碍物位置判别；根据对障碍物的位置进行判断，得到障碍物与机器人本体的距离，并得出按照正常的设定路线运行是否会与障碍物发生碰撞的结论；

S3视野补偿；根据障碍物位置判断碰撞的时间、主摄像头的旋转角度，计算出机器人本体在改变路线时，障碍物不处于主摄像头的镜头范围内且机器人本体行进在修正路线上的时候，错失的部分视野以已经进入了主摄像头的摄像区域，根据条件限制给出路线修正转折的交点集合，主摄像头和副摄像头的镜头角度分别为120°和60°，两个主摄像头和两个副摄像头的采像范围组成全景360°；机器人本体在设定路线上可进行自由转向；在修正路线上，主摄像头的偏转角度为90°；

在S3视野补偿的步骤中，判断出多个转折点的情况下，由路线修正模块进行转折点选取，其中机器人本体在修正路线上的移动方向按照90°进行转角，转角过程中保证主摄像头的采像区域不会纳入障碍物；修正路线上错过的采像内容由在设定路线中采样得到的图像进行补偿；其补偿方法包括以下步骤：

S31转折点选取；选取的转折点条件为a.转折点位于机器人本体不会与障碍物发生碰撞的区域；b.转折点位于主摄像头的主摄像区内；c.转折点位于副摄像头的近景区内；

S32图像预存；修正路线上错失的图像均在进入修正路线之前就被录入了主摄像头的近景区和主摄像区，对这部分图像进行预存和清晰度处理，提升其清晰度到与主摄像区一致；

S33图像补偿；计算出机器人主体进入修正路线的时间和停留在修正路线上的时间，根据时间匹配出预存图像；机器人本体在修正路线上移动的时候，采用这部分预存图像进行替代补偿；

S4路线修正；在会出现碰撞的情况下，参考视野补偿模块修正转折的交点集合，修正模块工作，对设定路线进行修正，得到修正路线，控制机器人本体按照修正路线进行工作；

在S4路线修正的步骤中，优先选取位于路径中央的转折点集合，中央的点如果为偶数则优先选取前一个转折点；如果不存在这样的转折点集合，即这个集合为空集，则从c到a依次去掉转折点选取条件，直到转折点非空；若始终为空集，则机器人判断出现故障，立刻制动。

2.根据权利要求1所述的一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法，其特征在于，主摄像头和副摄像头均包括有从内向外呈扇形分布的主摄像区、近景区和远景区；副摄像头的主摄像区径长小于主摄像头主摄像区径长，副摄像头的近景区径长大于主摄像头的近景区径长，主摄像头的远景区径长等于副摄像头的远景区径长。

3.根据权利要求2所述的一种巡线机器人视觉导航巡检和避障方法，其特征在于，在S2障碍物位置判别的步骤中，根据声波传回的时间，计算障碍物距离机器人本体的距离，根据这个距离判断障碍物目前处于副摄像头的哪一个采像区域，且在采像区域中所处的径长位置。