[發(fā)明專利]一種機(jī)器人目標(biāo)追蹤的避障方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810503387.0
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108829137A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐勇盛;張亞輝;江國來;吳新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;G01S15/93
• 代理公司: 深圳市威世博知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44280
• 代理人: 李慶波

本申請公開了一種機(jī)器人目標(biāo)追蹤的避障方法、裝置及具有存儲功能的裝置。所述方法包括：獲取追蹤目標(biāo)的位置信息；判斷追蹤目標(biāo)周圍環(huán)境中是否存在障礙物；若存在障礙物，則獲取障礙物的位姿信息，并利用障礙物的位姿信息，基于阻抗控制對機(jī)器人的追蹤路徑進(jìn)行規(guī)劃，阻抗控制為將追蹤目標(biāo)位置調(diào)整到一個虛擬目標(biāo)位置，使機(jī)器人按照虛擬目標(biāo)位置進(jìn)行追蹤從而避開所述障礙物。通過上述方式，本申請能夠高效的對目標(biāo)進(jìn)行追蹤及避障。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)器人目標(biāo)追蹤的避障方法、裝置及具有存儲功能的裝置。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)得到了快速的發(fā)展，輪式移動機(jī)器人因為其豐富的功能也得到了廣泛的應(yīng)用。其中，運(yùn)動控制是輪式移動機(jī)器人最核心、最基本的功能。近些年來，輪式移動機(jī)器人的控制問題一直是研究者們所關(guān)注的熱點(diǎn)，已有的控制方法和控制器主要用于解決兩類問題：位姿鎮(zhèn)定和跟蹤問題，而對于輪式移動機(jī)器人目標(biāo)追蹤問題的研究卻極少。雖然靜止目標(biāo)的追蹤問題也屬于位姿鎮(zhèn)定的范疇，但對運(yùn)動目標(biāo)的追蹤是鎮(zhèn)定算法和跟蹤算法都無法解決的。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)追蹤的算法有很多，主要包括：基于RFID標(biāo)簽技術(shù)來實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人對目標(biāo)追隨功能、基于高斯改進(jìn)型粒子群粒子濾波的移動目標(biāo)跟蹤方法來實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人對目標(biāo)追隨功能、基于視覺的方法實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人對目標(biāo)追隨功能等方法。

專利201710289168.2提出了一種用于移動機(jī)器人對目標(biāo)定位和跟蹤的系統(tǒng)，其包括設(shè)置在目標(biāo)上的RFID標(biāo)簽，設(shè)置在移動機(jī)器人上的RFID天線，與RFID天線相連接的RFID閱讀器，與RFID閱讀器相連接的運(yùn)動控制系統(tǒng)，以及與運(yùn)動控制系統(tǒng)相連接的激光傳感器。該專利利用RFID信號強(qiáng)度信息和相位信息對標(biāo)簽的位置和運(yùn)動速度進(jìn)行估算，同時移動機(jī)器人通過運(yùn)動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)RFID標(biāo)簽的實(shí)時跟蹤，并通過激光傳感器進(jìn)行避障。系統(tǒng)通過粒子濾波器來實(shí)現(xiàn)相位信息和信號強(qiáng)度信息的融合從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)RFID標(biāo)簽的快速追蹤。

專利201510166890.8公開了一種用于快速跟蹤外觀變化的移動目標(biāo)的基于高斯改進(jìn)型粒子群粒子濾波的移動目標(biāo)追蹤方法。該專利包括：首先在視頻第一幀中選取目標(biāo)，初始化特征基；跟蹤過程采集下一幀圖像，獲得跟蹤目標(biāo)的特征基；通過高斯改進(jìn)型粒子群粒子濾波器濾波，存儲對應(yīng)于概率最大的粒子的圖像窗口；當(dāng)達(dá)到采集的圖像達(dá)到要求的數(shù)目，進(jìn)行觀測值特征基的更新。該專利主要針對移動機(jī)器人快速跟蹤外觀變化的移動目標(biāo)，提出一種能夠提高復(fù)雜環(huán)境下快速跟蹤移動目標(biāo)的方法。

專利201710560044.3提供了一種移動機(jī)器人視覺定位系統(tǒng)及定位方法，包括基于環(huán)境理解的全局定位系統(tǒng)、路徑識別和跟蹤系統(tǒng)以及目標(biāo)識別和障礙物檢測系統(tǒng)；全局定位系統(tǒng)使用改進(jìn)的SUFT算法，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)進(jìn)行工作并實(shí)現(xiàn)圖像信息采集、顯示；路徑識別和跟蹤系統(tǒng)計算出結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境或非結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境中角度偏差和距離偏差；目標(biāo)識別和障礙物檢測系統(tǒng)對障礙物位置和大小進(jìn)行描述，獲得障礙物位置和大小的信息，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動目標(biāo)的實(shí)時追蹤。

本申請的發(fā)明人在長期的研發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)上述不同的技術(shù)方法都有各自的局限性，如基于RFID標(biāo)簽技術(shù)來實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人對目標(biāo)追隨功能，該方法具有以下缺點(diǎn)：(1)技術(shù)成熟度不夠。RFID技術(shù)出現(xiàn)時間較短，在技術(shù)上還不是非常成熟。由于超高頻RFID電子標(biāo)簽具有反向反射性特點(diǎn)，使得其在金屬、液體等商品中應(yīng)用比較困難。(2)成本高。RFID電子標(biāo)簽相對于普通條碼標(biāo)簽價格較高，為普通條碼標(biāo)簽的幾十倍，如果使用量大的話，就會造成成本太高，在很大程度上較低了市場使用RFID技術(shù)的積極性。(3)安全性不夠強(qiáng)。RFID技術(shù)面臨的安全性問題主要表現(xiàn)為RFID電子標(biāo)簽信息被非法讀取和惡意篡改。(4)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。RFID技術(shù)目前還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而且市場上多種標(biāo)準(zhǔn)并存，致使不同企業(yè)產(chǎn)品的RFID標(biāo)簽互不兼容，進(jìn)而在一定程度上造成RFID技術(shù)的應(yīng)用的混亂。