[發(fā)明專利]一種障礙物的檢測裝置、方法與移動(dòng)機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810458439.7
• 申請(qǐng)日: 2018-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN108427424B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴欽偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海一微半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種障礙物的檢測裝置、方法與移動(dòng)機(jī)器人，所述檢測方法包括，所述攝像頭保持預(yù)設(shè)幀率采樣圖像，所述發(fā)光管發(fā)出與預(yù)設(shè)幀率同步的脈沖光；然后判斷所述攝像頭采樣的相鄰兩幀圖像的亮度變化值是否大于所述預(yù)設(shè)閾值，同時(shí)判斷所述相鄰兩幀圖像的亮度在時(shí)序上是否周期性隔幀變化，當(dāng)上述兩個(gè)判斷都成立時(shí)，則表示所述攝像頭前方所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)有障礙物。本發(fā)明實(shí)施中的攝像頭通過增加一個(gè)同幀率的發(fā)光源，結(jié)合低成本的紅外部件，在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)檢測到障礙物，提高機(jī)器人的感知能力，防止攝像頭容易出現(xiàn)被擋、刮花等現(xiàn)象，本發(fā)明可以精確檢測到，減少誤判斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自主控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種障礙物的檢測裝置、方法與移動(dòng)機(jī)器人。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的掃地機(jī)器人常常通過紅外感應(yīng)或超聲波仿生技術(shù)檢測障礙物，對(duì)障礙物進(jìn)行避開，將垃圾或吸或掃或擦進(jìn)行清理。紅外線傳輸距離遠(yuǎn)，但對(duì)使用環(huán)境有相當(dāng)高的要求，當(dāng)遇上淺色或是深色的家居物品它無法反射回來，不能夠有效避障，會(huì)造成機(jī)器與家居物品發(fā)生碰撞；而且使用紅外檢測僅能夠使機(jī)器人獲悉前面內(nèi)有障礙物，不能使機(jī)器人準(zhǔn)確確定障礙物的具體位置，無法及時(shí)作出預(yù)判以有效避障。對(duì)于超聲波，其檢測視角較小，受環(huán)境干擾比較大，檢測不到地面低矮和細(xì)小的障礙物，易導(dǎo)致掃地機(jī)器人被細(xì)小物體纏繞， 避障效果不好，而提高視角需額外增加超聲波模塊數(shù)量，使得成本較高。

如果擬利用攝像頭檢測障礙物的位置信息進(jìn)行避障，攝像頭采集圖像時(shí)，視覺導(dǎo)航技術(shù)，由于它的低成本和高可靠性，相對(duì)于其他的方式有更多的優(yōu)勢，但是存在一些問題，例如超前鏡頭容易被擋、刮花等。為此，需要一個(gè)便于實(shí)現(xiàn)的障礙物檢測的方法。

發(fā)明內(nèi)容

相對(duì)于其他實(shí)現(xiàn)視覺攝像頭檢測障礙物的方案，讓攝像頭在障礙物的預(yù)設(shè)距離前準(zhǔn)確檢測到障礙物，解決攝像頭在檢測障礙物的過程中容易被障礙物遮擋、刮花的問題和成本問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種障礙物的檢測裝置，該檢測裝置包括：

圖像采集模塊，用于通過攝像頭以預(yù)設(shè)幀率采樣障礙物反射光形成的圖像；

光源模塊，用于通過發(fā)光管發(fā)射出所述預(yù)設(shè)幀率的脈沖光；

圖像處理模塊，用于判斷所述圖像采集模塊采樣的相鄰兩幀圖像的亮度變化值是否大于預(yù)設(shè)閾值，并判斷所述相鄰兩幀圖像的亮度在時(shí)序上是否周期性隔幀變化，上述兩個(gè)判斷都成立時(shí)，則表示所述圖像采集模塊前方預(yù)設(shè)范圍內(nèi)有障礙物；

其中，所述預(yù)設(shè)閾值是障礙物在所述預(yù)設(shè)范圍內(nèi)對(duì)所述發(fā)光管在開關(guān)切換過程中輸出的光脈沖反射所產(chǎn)生的亮度變化參考值；障礙物反射的是所述光源模塊發(fā)射出所述預(yù)設(shè)幀率的脈沖光。

進(jìn)一步地，所述檢測裝置還包括了一個(gè)用于裝設(shè)檢測元件的承載模塊，該承載模塊包括一個(gè)承載機(jī)構(gòu)，所述發(fā)光管的中心軸線與所述攝像頭的中心軸線相交呈夾角地設(shè)置在所述承載機(jī)構(gòu)上。

進(jìn)一步地，在所述承載機(jī)構(gòu)上，所述發(fā)光管與所述攝像頭在豎直方向上保持預(yù)設(shè)高度，所述發(fā)光管與所述攝像頭在水平方向上保持預(yù)設(shè)距離。

進(jìn)一步地，所述發(fā)光管的中心軸線與所述攝像頭的中心軸線相交得到一個(gè)交叉點(diǎn)，使得該交叉點(diǎn)與所述攝像頭的距離大于防碰撞距離；其中所述防碰撞距離的數(shù)值大于3，單位為厘米。

進(jìn)一步地，所述預(yù)定范圍是以所述交叉點(diǎn)為圓心，預(yù)設(shè)長度為半徑所確定并處于所述發(fā)光管的視角范圍與所述攝像頭的視角范圍的交叉區(qū)域內(nèi)的圓形區(qū)域；

其中，所述預(yù)設(shè)長度由所述交叉點(diǎn)與所述發(fā)光管的距離結(jié)合所述發(fā)光管的視角利用三角幾何關(guān)系求得。

進(jìn)一步地，所述發(fā)光管的視角的數(shù)值設(shè)置為30，單位為度。

一種障礙物的檢測方法，該方法基于所述檢測裝置，所述檢測方法包括：

所述攝像頭保持預(yù)設(shè)幀率采樣圖像，所述發(fā)光管發(fā)出與預(yù)設(shè)幀率同步的脈沖光；