[發明專利]應用于移動設備的虛擬墻系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201710181097.4
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN106843230B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 白靜;何文灝;季奔牛;呂俊超;章迪;李宇翔;黃玨珅;陳士凱
• 申請（專利權）人: 上海思嵐科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 11496 北京君泊知識產權代理有限公司
• 代理人: 王程遠<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種應用于移動設備的虛擬墻系統，其特征在于，其包括：

通信模塊：主要用于相關地圖信息、虛擬墻信息、定位信息、任務信息傳遞，起到橋梁的作用；

交互模塊：用戶通過圖形化的編輯環境，設定、添加或者刪除任意形狀的虛擬墻信息，并將此信息發送至智能移動算法處理部分；

獲取模塊：獲取交互模塊提供的虛擬墻信息，并進行相關數據存儲；

直線提取模塊：利用Hough變換或其他直線提取方法，提取虛擬墻中的直線信息，過濾多余噪點，提供更加精確的數據，是分段查找樹構建及快速查找的前提；

分段查找樹構建模塊：利用直線提取模塊提取的虛擬墻的直線信息，利用二分法構建分段查找樹，加快多傳感器數據融合效率；

觀測數據融合模塊：結合分段查找樹以及系統所連接多傳感器數據，結合角度信息，進行傳感器數據融合，獲得用于決策控制部分多傳感器融合信息，為導航避障功能提供數據支撐；

導航地圖構建存儲模塊：利用直線提取模塊提取的虛擬墻信息，實時更新導航地圖數據，該模塊主要為全局路徑規劃模塊提供數據支撐，便于在路徑規劃時，規劃出繞開虛擬墻的路徑；

任務調度管理模塊：該模塊主要用于管理用戶下發的導航任務，包括設置任務序列、任務分發、任務執行邏輯、調用路徑規劃服務部分，是整個系統的控制中心；

地圖構建存儲模塊：主要利用SLAM相關算法，構建環境地圖；該環境地圖可用于全局路徑規劃以及自定位模塊，是智能移動算法最核心模塊；

自主定位模塊：基于當前傳感器信息，結合地圖構建存儲模塊，利用相關匹配算法，獲得當前位姿信息，使得智能設備實時知道自己在環境中所處位置；

全局路徑規劃模塊：利用導航地圖構建存儲模塊、地圖構建存儲模塊、自主定位模塊信息，結合啟發式搜索算法，搜索起點到終點全局無碰撞最優路徑，指引智能設備完成設定的導航任務；

局部路徑規劃模塊：利用多傳感器融合后數據、當前全局路徑和自定位信息，結合當前速度信息，利用動態窗口算法產生平滑的無碰撞控制決策，使得智能設備可以無碰撞的完成指定的導航任務；

運動控制模塊：利用局部路徑規劃模塊產生的無碰撞控制決策；結合智能設備運動模型，產生運動控制決策，控制智能設備以一定的速度平滑無碰撞的移動；

智能移動模塊：接收運動控制模塊指令，控制設備無碰撞移動。

2.如權利要求1所述的應用于移動設備的虛擬墻系統，其特征在于，所述通信模塊包含客戶端通信模塊及系統算法處理層通信模塊。

3.如權利要求1所述的應用于移動設備的虛擬墻系統，其特征在于，所述通信模塊和交互模塊構成交互部分。

4.如權利要求1所述的應用于移動設備的虛擬墻系統，其特征在于，所述獲取模塊、直線提取模塊、分段查找樹構建模塊、觀測數據融合模塊、導航地圖構建存儲模塊、任務調度管理模塊、地圖構建存儲模塊、自主定位模塊、全局路徑規劃模塊、局部路徑規劃模塊、運動控制模塊、智能移動模塊構成算法處理部分。

5.一種應用于移動設備的虛擬墻系統的實現方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：用戶通過交互模塊，設定、增添、刪除及編輯虛擬墻信息，由通信模塊發送至算法處理部分；

步驟二：算法處理部分的通信模塊，收到交互模塊發送的相應的虛擬墻信息，將此信息發送至獲取模塊；

步驟三：獲取模塊接收到該虛擬墻相關信息后，在直線提取模塊，采用Hough變換或其他直線提取算法，對虛擬墻信息進行相應處理，標注其生命周期、起點、終點、提取直線特性；

步驟四：利用直線提取模塊的虛擬墻信息，根據直線起點、終點的角度信息，利用二分法構建更新分段查找樹，增添或刪除相關虛擬墻信息；

步驟五：根據系統其他傳感器數據信息，結合分段查找樹，查找各個角度下觀測數據，產生融合后的各個角度下的觀測數據

步驟六：利用多傳感器數據，結合raytrace算法，構建全局導航地圖，用于導航避障模塊

步驟七：當通信模塊收到導航任務后，決策部分利用當前全局導航地圖，及實時自定位信息，利用啟發式搜索算法，結合智能設備起點終點，搜索一條平滑無碰撞路徑；如果終點不可達，結束當前任務；如果有，則進入步驟八；

步驟八：根據步驟七產生的路徑，結合機器人當前融合觀測及自定位信息，并根據機器人運動速度及模型，利用動態窗口算法，搜索可行窗口及控制策略；如果找到該窗口，則進入步驟九，否則，轉入步驟七，嘗試搜索其他可達路徑；

步驟九：根據步驟八的控制決策，對速度進行平滑處理，下發控制指令到移動設備，控制移動設備移動。