[發明專利]一種仿生自主機器人自主避障系統及其避障方法

在審

• 申請號: 202010967480.4
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112034861A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 李居一;劉遙峰;李冶;王勝新;蔣振東
• 申請（專利權）人: 航天科工智能機器人有限責任公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/08
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 柯宏達;王銘珠

本公開提供一種仿生自主機器人自主避障系統，包括：機器人本體，所述機器人本體包括軀干部、腿部及運動控制機構，四所述腿部通過所述運動控制機構分別配置于所述軀干部的四端；環境感知系統，用于獲取所述機器人本體的周圍環境信息；防撞傳感器系統，用于實時檢測機身周圍是否存在碰撞的可能性，實現自主避障功能；中央控制器，用于所述環境感知系統及所述防撞傳感器系統的數據信息的轉換和傳遞；上位機，用于對所述中央控制器反饋的數據信息進行處理，進行環境重現、路徑規劃和自動避障；所述運動控制機構，所述環境感知系統，所述防撞傳感器系統通過所述中央控制器與所述上位機連接。

技術領域

本公開涉及機器人領域，尤其涉及一種仿生自主機器人自主避障系統及其避障方法。

背景技術

近年來仿生四足機器人領域快速發展，在運動控制和平衡控制方面取得了很大的突破，大部分仿生四足機器人樣機都可實現簡單的行走步態和抗干擾平衡控制，例如美國麻省理工大學的Cheetah系列四足機器人和波士頓動力公司的Spotmini電動四足機器人，都已經具備較為完善的步態和平衡控制。同時環境感知和自主避障領域也隨著機器視覺和SLAM的逐漸興起日益功能完善，比如在AGV倉儲機器人和無人駕駛技術上面的應用，都說明了在一定環境下的環境感知和自主避障是可以實現的。但目前關于運用于仿生四足機器人的環境感知和自主避障系統的研究較少，現有系統無論是在功能的完整性還是效果的穩定性準確性上都有明顯的缺陷。

波士頓動力公司的Spotmini四足機器人在正面、側面和后面都安裝了雙目立體相機，該相機可以在相機內部本地處理所有算法，不需要相機標定，提供基于ROS的API和工具，借助這些相機，Spotmini具備了三維空間的感知能力。但其使用前需要由人工引導建立地圖，再進行自身定位和導航避障，無法在位置環境中使用。

發明內容

為了解決上述技術問題中的至少一個，本公開提供了一種仿生自主機器人自主避障系統及其避障方法。

根據本公開的一個方面，一種仿生自主機器人自主避障系統包括：

機器人本體，所述機器人本體包括軀干部、腿部及運動控制機構，四所述腿部通過所述運動控制機構分別配置于所述軀干部的四端；所述運動控制機構控制所述腿部的運動；

環境感知系統，配置于所述軀干部上，用于獲取所述機器人本體的周圍環境信息；

防撞傳感器系統，包括分布于所述軀干部四周的若干激光測距傳感器，用于實時檢測機身周圍是否存在碰撞的可能性；

中央控制器，配置于所述軀干部內部，用于所述環境感知系統及所述防撞傳感器系統的數據信息的轉換和傳遞；

上位機，配置于所述軀干部內部，用于對所述中央控制器反饋的數據信息進行處理，進行環境重現、路徑規劃和自動避障；

所述運動控制機構，所述環境感知系統，所述防撞傳感器系統通過所述中央控制器與所述上位機連接。

根據本公開的至少一個實施方式，所述運動控制機構包括配置在腿部髖關節及膝關節的旋轉電機，在每一旋轉電機中均配置有旋轉編碼器，所述旋轉電機，所述旋轉編碼器均與所述上位機連接。

根據本公開的至少一個實施方式，所述環境感知系統包括雙目深度相機及激光雷達，所述雙目深度相機配置于所述機器人本體的前端，所述激光雷達配置于所述軀干部的頂端。

根據本公開的至少一個實施方式，所述激光測距傳感器分別配置在所述軀干部的前方、后方、左側前方、左側后方、右側前方及右側后方。

根據本公開的至少一個實施方式，采用卡爾曼濾波算法對所述激光測距傳感器的實時檢測數據進行篩選，選擇其中的真實數據，剔除無用數據。

根據本公開的至少一個實施方式，根據所述機器人本體的現有姿態和運動范圍，依據所述激光測距傳感器的反饋數據，對所述機器人本體的下一步動作進行規劃。