一种低矮障碍物检测方法、越障方法、移动机器人和芯片

技术领域

本申请涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种低矮障碍物检测方法、越障方法、移动机器人和芯片。

背景技术

现有技术中，一般是通过高度信息检测门槛，即认为高度在20mm（门槛的一般高度）左右的低矮障碍物是门槛。该检测方法简单粗暴，并不总是能取得好的效果。因此，在专利申请公布号为CN114299392A所公开的一种移动机器人的门槛识别方法中，提出了一种能够针对不同高度的点云数据进行端点提取处理，并根据端点坐标信息进行门槛识别的技术。然而，CN114299392A所述的方法，逻辑较为复杂，而且无法区分门槛和短坎。

发明内容

本申请提供了一种低矮障碍物检测方法、越障方法、移动机器人和芯片，具体技术方案如下：

一种低矮障碍物检测方法，所述检测方法包括：步骤S1，移动机器人通过线激光模组判断前方是否有高度在预设高度范围中的障碍物，如果没有，则前方不存在低矮障碍物，如果有，则前方存在低矮障碍物，然后进入步骤S2；步骤S2，移动机器人判断其是否正对着该低矮障碍物，如果是，则往该低矮障碍物方向前进预设长度，如果在预设长度内，线激光模组的点云的高度始终保持在预设高度范围中，则该低矮障碍物为门槛。

进一步地，所述步骤S2中，移动机器人判断其是否正对着该低矮障碍物的方法包括：移动机器人判断线激光模组所有点云的高度是否都在预设高度范围中，如果是，则表明移动机器人正对着该低矮障碍物，如果否，则表明移动机器人侧对着该低矮障碍物。

进一步地，所述步骤S2中，当移动机器人侧对着该低矮障碍物时，原地旋转一周，然后判断在旋转一周的过程中，线激光模组是否在同一时刻有第一预设数量的点云的高度都在预设高度范围中，如果有，则该低矮障碍物为门槛；其中，第一预设数量的点云所连接形成的长度小于所有点云连接形成的长度，但大于所述预设长度。

进一步地，所述步骤S2中，当移动机器人正对着该低矮障碍物时，如果移动机器人往该低矮障碍物方向前进预设长度且在预设长度内，线激光模组的点云的高度从保持在预设高度范围中变成0，则该低矮障碍物为短坎。

进一步地，所述步骤S2中，当移动机器人侧对着该低矮障碍物时，原地旋转一周，然后判断在旋转一周的过程中，线激光模组是否在同一时刻有第二预设数量的点云的高度都在预设高度范围中，如果有，则该低矮障碍物为短坎；其中，第二预设数量的点云所连接形成的长度小于所述预设长度。

一种越障方法，所述越障方法包括所述低矮障碍物检测方法，所述越障方法还包括：移动机器人检测到低矮障碍物后，如果移动机器人正对着该低矮障碍物，则提高移动速度越过该低矮障碍物，如果移动机器人侧对着该低矮障碍物，则判断低矮障碍物相对于移动机器人的方位后，控制移动机器人进行转向，然后提高移动速度越过该低矮障碍物。

进一步地，所述移动机器人侧对着该低矮障碍物时，判断低矮障碍物相对于移动机器人的方位的方法包括：移动机器人获取线激光模组所有角度上的点云的高度，然后判断点云的高度在预设高度范围中的点云所处的角度范围，根据该角度范围可知低矮障碍物相对于移动机器人的方位。

进一步地，当移动机器人提高移动速度越过该低矮障碍物之前，移动机器人判断其拖地组件是否处于工作状态，如果是，则先抬升拖地组件，然后再提高移动速度越过该低矮障碍物。

一种移动机器人，所述移动机器人用于实现所述低矮障碍物检测方法或者所述越障方法，所述移动机器人包括设置于移动机器人前端的线激光模组，所述线激光模组用于获取移动机器人前方区域中包含角度信息和高度信息的点云。

一种芯片，所述芯片储存有计算机程序代码，所述计算机程序代码被执行时实现所述低矮障碍物检测方法或者所述越障方法。

本申请所述的低矮障碍物检测方法，在判断前方存在低矮障碍物后，进一步通过点云的高度变化情况判断低矮障碍物是否符合门槛的宽度特征，只有同时满足高度和宽度两项要求，才认为检测到门槛。本申请所述的方法仅通过一个线激光模组即可实现门槛的检测，识别率高，且算法逻辑简单，降低了对机器人的运算能力要求。

附图说明

图1为本申请一种实施例所述低矮障碍物检测方法的流程示意图。

实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。 还应当理解，在本申请中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

现有技术中，一般是通过高度信息检测门槛，即认为高度在20mm（门槛的一般高度）左右的低矮障碍物是门槛。该检测方法简单粗暴，并不总是能取得好的效果。因此，在专利号为CN114299392A所公开的一种移动机器人的门槛识别方法中，提出了一种能够针对不同高度的点云数据进行端点提取处理，并根据端点坐标信息进行门槛识别的技术。然而，CN114299392A所述的方法，逻辑较为复杂，而且无法区分门槛和短坎。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种低矮障碍物检测方法，在判断前方存在低矮障碍物后，进一步通过点云的高度变化情况判断低矮障碍物是否符合门槛的宽度特征，只有同时满足高度和宽度两项要求，才认为检测到门槛。本申请所述的方法仅通过一个线激光模组即可实现门槛的检测，识别率高，且算法逻辑简单，降低了对机器人的运算能力要求。

如图1所示，所述低矮障碍物检测方法包括：

步骤S1，移动机器人通过线激光模组判断前方是否有高度在预设高度范围中的障碍物，如果没有，则前方不存在低矮障碍物，如果有，则前方存在低矮障碍物，然后进入步骤S2；

步骤S2，移动机器人判断其是否正对着该低矮障碍物，如果是，则往该低矮障碍物方向前进预设长度，如果在预设长度内，线激光模组的点云的高度始终保持在预设高度范围中，则该低矮障碍物为门槛。

需要说明的是，线激光模组通过激光发射器发出一条红外激光并扫描目标物体，然后接收器接收反射光线，根据接收器与激光发射器之间标定好的相对位置计算目标物体的三维坐标信息，可以得到高度、距离和角度等信息，从而完成目标物体的精确定位。

在所述步骤S1中，所述预设高度范围指的是一般家庭门槛的高度范围，优选地，该范围设置为10mm至30mm。在所述步骤S2中，所述预设长度指的是线激光模组的探测距离，探测距离取决于线激光模组的安装角度，一般为10cm至15cm。另外，一般家庭门槛的宽度（门外到门内的跨度）在15cm左右。综上，为了方便解释说明，在本申请中，预设长度以15cm为例。也就是说，理想情况下，从移动机器人探测到门槛开始，往前移动15cm，线激光依然打在门槛上，且在此期间，点云的高度始终保持不变。移动机器人通过速度对时间的积分s＝∫v（t）dt可以得到前进的距离，当移动机器人向前移动15cm时，表示线激光模组也向前探测了15cm。

作为其中一种实施方式，所述步骤S2中，移动机器人判断其是否正对着该低矮障碍物的方法包括：移动机器人判断线激光模组所有点云的高度是否都在预设高度范围中，如果是，则表明移动机器人正对着该低矮障碍物，如果否，则表明移动机器人侧对着该低矮障碍物。在本实施例中，如果线激光模组所有点云的高度都在预设高度范围中，表明线激光模组所有的激光点都打在该低矮障碍物上，同时也表明移动机器人的机头朝向该低矮障碍物。而除了线激光模组所有的激光点都打在该低矮障碍物上，其他情况均认为移动机器人侧对着低矮障碍物。例如，部分点云打在低矮障碍物上，其他点云则打在墙壁上或地板上，此时移动机器人的机头可能也是朝向低矮障碍物的，但是这种情况下，移动机器人并不能直接进行越障，因此视为侧对着低矮障碍物。

作为其中一种实施方式，所述步骤S2中，当移动机器人侧对着该低矮障碍物时，原地旋转一周，然后判断在旋转一周的过程中，线激光模组是否在同一时刻有第一预设数量的点云的高度都在预设高度范围中，如果有，则该低矮障碍物为门槛；其中，第一预设数量的点云所连接形成的长度小于所有点云连接形成的长度，但大于所述预设长度。当移动机器人侧对着该低矮障碍物时，线激光模组在低矮障碍物上形成一条激光线段。假设该低矮障碍物是门槛，那么该激光线段与门槛的宽度以及该激光线段的投影可以构成一个直角三角形，根据勾股定理，作为斜边的激光线段必然大于作为直角边的门槛的宽度。因此当第一预设数量的点云所连接形成的长度大于所述预设长度时，假设成立，判定该低矮障碍物为门槛。

作为其中一种实施方式，所述步骤S2中，当移动机器人正对着该低矮障碍物时，如果移动机器人往该低矮障碍物方向前进预设长度且在预设长度内，线激光模组的点云的高度从保持在预设高度范围中变成0，则该低矮障碍物为短坎。需要说明的是，在本申请中，门槛和短坎都属于低矮障碍物，都是移动机器人可以跨越的障碍物。但是，与门槛相比，短坎的宽度远小于门槛的宽度，短坎的宽度一般为小于5cm。因此，当移动机器人向前移动预设长度15cm的过程中，只有前5cm的点云的高度在预设高度范围中，而后10cm的点云由于打在地板上，高度变成0，此时认为该低矮障碍物为短坎。本实施例所述的方法可以将低矮障碍物的种类细分为门槛和短坎，可以实现在某些应用场景下的针对性处理。

作为其中一种实施方式，所述步骤S2中，当移动机器人侧对着该低矮障碍物时，原地旋转一周，然后判断在旋转一周的过程中，线激光模组是否在同一时刻有第二预设数量的点云的高度都在预设高度范围中，如果有，则该低矮障碍物为短坎；其中，第二预设数量的点云所连接形成的长度小于所述预设长度。基于上述实施例，同样先假设该低矮障碍物是门槛，如果假设成立，那么激光线段的长度必然大于所述预设长度15cm。在移动机器人旋转一周的过程中，如果存在某一时刻，第二预设数量的点云所连接形成的长度小于所述预设长度15cm，则表明假设不成立，该低矮障碍物应为短坎。

本申请实施例提供一种越障方法，所述越障方法包括所述低矮障碍物检测方法，所述越障方法还包括：移动机器人检测到低矮障碍物后，如果移动机器人正对着该低矮障碍物，则提高移动速度越过该低矮障碍物，如果移动机器人侧对着该低矮障碍物，则判断低矮障碍物相对于移动机器人的方位后，控制移动机器人进行转向，然后提高移动速度越过该低矮障碍物。本申请实施例所述的方法在准确获取到低矮障碍物及其方位后，提前做好应对策略，可以更流畅地实现越障动作。

作为其中一种实施方式，所述移动机器人侧对着该低矮障碍物时，判断低矮障碍物相对于移动机器人的方位的方法包括：移动机器人获取线激光模组所有角度上的点云的高度，然后判断点云的高度在预设高度范围中的点云所处的角度范围，根据该角度范围可知低矮障碍物相对于移动机器人的方位。根据线激光模组提供的角度信息判断低矮障碍物的方位，提高了移动机器人越障的流畅度。

作为其中一种实施方式，当移动机器人提高移动速度越过该低矮障碍物之前，移动机器人判断其拖地组件是否处于工作状态，如果是，则先抬升拖地组件，然后再提高移动速度越过该低矮障碍物，提高了移动机器人越障的流畅度。

本申请实施例提供一种移动机器人，所述移动机器人用于实现所述低矮障碍物检测方法或者所述越障方法，所述移动机器人包括设置于移动机器人前端的线激光模组，所述线激光模组用于获取移动机器人前方区域中包含角度信息和高度信息的点云。所述移动机器人在判断前方存在低矮障碍物后，进一步通过点云的高度变化情况判断低矮障碍物是否符合门槛的宽度特征，只有同时满足高度和宽度两项要求，才认为检测到门槛，识别率高，成本低。

本申请实施例提供一种芯片，所述芯片可以装配在上述移动机器人中，所述芯片储存有计算机程序代码，所述计算机程序代码被执行时实现所述低矮障碍物检测方法或者所述越障方法。所述芯片使得移动机器人仅通过一个线激光模组即可实现门槛的检测，识别率高，且算法逻辑简单，降低了对机器人的运算能力要求。

本领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述个方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其他介质的引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器ROM、可编程存储器PROM、电可编程存储器DPROM、电可擦除可编程存储器DDPROM或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器RAM或者外部高速缓冲存储器。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上各实施例仅表达了本申请的几种实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。