[发明专利]一种基于激光雷达和深度相机数据融合的AGV避障方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达和深度相机数据融合的AGV避障方法，包括：安装在AGV上用于数据处理的控制器，以及用于监测周围环境的并装在智能机器人上的激光雷达和可获得深度图像和点云图的硬件设备，激光雷达和可获得深度图像和点云图的硬件设备与控制器连接进行信号传输；其特征在于：所述的控制器内设置有数据处理单元、决策单元和控制单元；所述的可获得深度图像和点云图的硬件设备包括安装在AGV前端对AGV行进方向的障碍物进行扫描和追踪的深度相机，和安装在AGV上用于采集门牌图像的普通相机；所述的激光雷达、深度相机和普通相机分别与控制器信号连接进行信号传输；所述控制器的数据处理单元在接收到激光雷达、深度相机和普通相机上传的数据后，对数据进行预处理和整合处理；将整合处理后得到的结果传输至决策单元，由决策单元决定控制AGV如何对现况进行规避，并将规避方案传输至底层的运动控制单元，运动控制单元控制节点完成规避动作；其具体步骤如下：

步骤一：由激光雷达和深度相机采集相应的数据，并将数据通过有线的方式传输至系统中，在系统中建立相应的节点用以接受和传递信息；

步骤二：数据处理单元寻找需要的数据节点并建立通信链路，接受传感器信息并进行处理；

步骤三：先通过深度相机传输的数据对一定视野内的物体进行障碍物判断，筛选出在行进方向上的障碍物并判断障碍物相对于AGV的方位；

数据处理单元在接收到激光雷达和深度相机上传的数据后，对数据进行预处理，其具体方式如下：先根据深度相机的视角参数知，深度相机的探测广角为110°，对图像使用1080P分辨率即图像大小为3840*1080，一度对应35个像素点；通过对场景内的深度图像进行识别，得到前方道路障碍物的情况；

步骤四：将该障碍物的方位数据映射到激光雷达的相位，由激光雷达完成对障碍物的后续追踪；

激光雷达持续对周围环境进行扫描，激光雷的0°始终指向AGV前进的反方向，通过激光雷达90°和270°的值，得到自身相对于左侧墙体的位置D_L和相对于右侧的墙体位置D_R，设车身长度为h，宽度为l，当送药车在前进过程中要求车辆对前方1.5米内的物体做出判断和反应，此时根据车宽为l，得到探测张角α：

由此得到所需深度数据避障范围α为则对该区域内的深度数据进行采集得到深度相机的数据，此时将数据按照距离进行分类，将图像中距离在d₁±d_σ范围内的点进行统计，将坐标存放在数组A_d1中；将图像中距离在d₂±d_σ范围内的点进行统计，将坐标存放在数组A_d2中，…，依此类推，便可得到一系列数组；

步骤五：根据障碍物的运动方向和相对距离，综合判断是否进行规避动作；具体的操作方式如下：决策单元在得到数据处理单元上传的深度数组之后，结合激光雷达数据进行避障操作；

首先得到深度数组的集合{A_d1，A_d2，...，A_dn}以及对应的角度和距离{d₁，d₂，...，d_n}，对应的角度为激光雷达的125°对应深度相机视角的0°；下面对避障流程进行说明：

当障碍物出现在探测张角α内时，设点的集合为A，取A内的横坐标的均值x_A，若x_A＞1980，则判断障碍物在相对送药车右侧，否则，障碍物出现在左侧；假设x_A＜1980，根据视角和像素点的对应关系可得障碍物相对AGV行进正方向的偏角α_A：

α_A＝(1980-x_A)*35 (公式2)

规定服务车先向右进行避障操作，结合偏角和此时的距离d_A可知，AGV需要向右行进的距离l_A：

l_A＝2tanα_A+d_safe (公式3)

d_safe为设定的安全距离；

此时对激光雷达数据进行采集，在激光雷达探测角内进行距离感知，根据激光雷达的角度数据判断在AGV右方l_A范围内是否出现障碍物，判断依据为：

确保在该角度范围内的每一个激光雷达数据大于该角度所对应的l_laser，才可判断AGV右方无障碍物，进行右行避障；当右侧无法进行避障时，根据左右对称性，不作推导，则在激光雷达内进行感知，确保在AGV左方无障碍物时，才进行左行避障；通过调整送药车AGV的自身位置，将障碍物移出行进路线；

步骤六：将规避动作信息传输至底层控制单元，完成对障碍物的规避。