[发明专利]一种四足机器人导盲系统及方法

说明书

本公开公开的一种四足机器人导盲系统及方法，包括：环境信息获取模块，用于获取环境的三维点云信息；环境感知与探索模块，用于根据三维点云信息对环境进行语义化建模，形成增量式网格地图；根据增量式网格地图的语义信息获得环境中人和导盲机器人可以并行通过的区域，形成可通过地图；在可通过地图中标记动态障碍物，形成环境复合地图；路径规划模块，用于利用概率路图对环境复合地图进行分析，获得适合机器人运动的所有全局路径，并从所有全局路径中选取最优全局路径；机器人，用于引导用户沿最优全局路径运动。能够根据感知的环境信息，规划出适合机器人和盲人通过的安全无障碍路径，实现对盲人的自主引导。

技术领域

本发明涉及移动服务机器人技术领域，尤其涉及一种四足机器人导盲系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

眼睛是人们感知周围环境最主要的工具,视力障碍问题严重影响了人们的正常生活，大多数视障人士使用的导盲工具为功能简单的手杖,当今社会发展迅速,简单的手杖已经无法适应目前的复杂环境,然而以导盲犬为代表的生物导盲方式受高训练成本、长训练周期和寿命等影响始终无法普及,由于智能化机械越来越成熟,性能优异的导盲机器人是解决视障人士日常困难问题的最优解。

目前功能较为完善的导盲机器人可以分为智能导盲杖、穿戴式导盲设备、手持式导盲仪、基于智能终端的导盲系统和移动式导盲机器人。智能导盲杖在传统导盲杖的基础上增加多种传感器和微控单片机，向盲人提供路面信息，但无法提供具体的导航信息。穿戴式导盲设备将导盲系统装配在盲人的外套、眼镜、背包、鞋子等装备上，利用左、右耳声音语音使人产生方向性，但无法给出实体的牵引感且质量过大使盲人疲劳。手持式导盲仪在盲人手腕处和拇指处产生振动表示两处距离，距离越近振动越强，盲人可以通过不断转动手腕扫描周围环境来躲避障碍物，但无法提供具体导航信息且受精度影响较大。基于智能终端的导盲系统利用智能终端集成了大量传感器且自带导航功能，但成本较高且受限于有辅助信号发生装置的现场环境。移动式导盲机器人采用机器人先行、盲人跟随的导航方式，大大降低了盲人受伤的概率，显著提高了盲人在室内外行走的效率和安全性。

作为可以引导盲人运动的机器人，其地形适应能力应符合盲人运动的需求。常见轮式移动机器人对地形平坦度要求高，不能适合台阶，卵石路等非平坦地形的要求。四足机器人本体能够适应多种不同地形，探索腿足式生物的可通过区域，适合导盲的需求。

中国专利文献111110529A公开了“一种基于机器视觉的机械导盲犬”，该机械导盲犬通过安装在主体件上的视觉组件探测周围环境，但无牵引装置和路径规划、语音交互等功能，无法适用于复杂环境下的导盲需求。

中国专利文献112932911A公开了一种“基于混合感知系统的导盲机器人”，该导盲机器人利用多种传感器探测环境躲避障碍物和辩识目标物，但不具备快速平稳的路径规划功能。

机器人环境感知和探索是其能够适应复杂未知环境的前提，当前环境感知方法往往侧重于对外界信息的被动加工和处理，目前的机器人不具备对环境信息的主动感知和获取能力。另外，导盲机器人常常需要穿行于稠密人群动态变化的环境中，快速平稳的路径规划能力不仅是机器人能够穿越多个导航点的基础，也是实现盲人自主引导的前提，目前的导盲机器人也不具备快速平稳的路径规划的能力。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种四足机器人导盲系统及方法，能够根据感知的环境信息，规划出适合机器人和盲人通过的安全无障碍路径，实现对盲人的自主引导。

为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，提出了一种四足机器人导盲系统，包括：

环境信息获取模块，用于获取环境的三维点云信息；