[發(fā)明專利]一種基于TOF攝像頭的障礙物分類避障控制系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011159235.7
• 申請(qǐng)日: 2020-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN112415998A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴劍鋒;賴欽偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海市一微半導(dǎo)體有限公司
• 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)明公開一種基于TOF攝像頭的障礙物分類避障控制系統(tǒng)，該障礙物分類避障控制系統(tǒng)采用TOF攝像頭獲取的障礙物尺寸信息、位置信息和亮度信息，有效地歸類識(shí)別出室內(nèi)環(huán)境下的是否應(yīng)該跨越以及是否應(yīng)該碰撞的障礙物，并依據(jù)識(shí)別出的障礙物的類型特征及其尺寸大小信息及時(shí)觸發(fā)碰撞警告信號(hào)，以推進(jìn)移動(dòng)機(jī)器人在移動(dòng)至相應(yīng)的障礙物之前規(guī)劃出可通行區(qū)域，比現(xiàn)有技術(shù)的障礙物歸類處理方法更適應(yīng)于規(guī)劃出室內(nèi)實(shí)際活動(dòng)環(huán)境下的無障礙物可通行區(qū)域，保證避障路徑的有效性，盡可能地做到無碰撞移動(dòng)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)采用多個(gè)攝像頭或多線的激光頭，以及執(zhí)行過多的圖像特征點(diǎn)擬合分類訓(xùn)練大大，降低了生產(chǎn)成本，提高機(jī)器人的避障動(dòng)作的實(shí)時(shí)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于TOF攝像頭的障礙物分類避障控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前基于慣性導(dǎo)航、視覺、激光的SLAM機(jī)器人越來越普及，代表性比較強(qiáng)的是家庭掃地清潔機(jī)器人，結(jié)合視覺、激光、陀螺儀、加速度跟輪子里程計(jì)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境即時(shí)定位跟建圖，再根據(jù)建立的地圖實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航。但是目前的痛點(diǎn)是，機(jī)器人在復(fù)雜的障礙物環(huán)境中，地面上經(jīng)常存在玩具、電線等可以移動(dòng)的障礙物，等機(jī)器人碰撞到這種類型的障礙物的時(shí)候，要么會(huì)推著障礙物，要么被電線類型的障礙物纏繞住，家庭環(huán)境還存在沙發(fā)類型的障礙物，如果沙發(fā)底下的高度剛好低于機(jī)器頂面的高度，機(jī)器進(jìn)入的時(shí)候就可能卡住，由于目前掃地機(jī)器人上出于成本的考慮，使用的激光是單線的，無法探測(cè)到這種類型的障礙物，視覺一般也是使用單一攝像頭實(shí)現(xiàn)，沒法及時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行距離運(yùn)算，因此也無法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地探測(cè)出障礙物更加別說對(duì)機(jī)器人進(jìn)行分類。

2019年12月27日申請(qǐng)公開的中國專利CN110622085A涉及到采用至少一個(gè)攝像裝置去獲取障礙物的深度圖像，再結(jié)合障礙物的深度圖像的第二圖像特征和顏色圖像的第一圖像特征去提取識(shí)別出障礙物類型，但是識(shí)別出的障礙物沒有根據(jù)機(jī)器人室內(nèi)實(shí)際活動(dòng)環(huán)境下的可通行條件進(jìn)行有效地歸類處理，且過多的圖像特征點(diǎn)擬合分類訓(xùn)練會(huì)影響機(jī)器人的避障動(dòng)作的實(shí)時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開的TOF攝像頭模塊獲取可探測(cè)視角范圍內(nèi)障礙物的深度信息以及深度圖像的亮度信息，可以探測(cè)出障礙物的相對(duì)位置和識(shí)別出障礙物的有效類型特征以區(qū)分是否應(yīng)該跨越、是否應(yīng)該碰撞，使得當(dāng)機(jī)器人靠近即將碰撞障礙物時(shí)，就可以提前避開障礙物，實(shí)現(xiàn)無碰撞功能或者繞開障礙物或沿邊行走。具體的技術(shù)方案如下：

一種基于TOF攝像頭的障礙物分類避障控制系統(tǒng)，障礙物分類避障控制系統(tǒng)安裝在移動(dòng)機(jī)器人上，該障礙物分類避障控制系統(tǒng)包括障礙物分類模塊、障礙物定位標(biāo)記模塊和避障模塊；障礙物分類模塊包括設(shè)置在移動(dòng)機(jī)器人的前進(jìn)方向上的TOF攝像頭，用于根據(jù)TOF攝像頭實(shí)時(shí)采集的深度圖像計(jì)算出TOF攝像頭探測(cè)視角范圍內(nèi)至少一個(gè)障礙物的相對(duì)位置關(guān)系和同一障礙物的尺寸大小，再選擇結(jié)合TOF攝像頭實(shí)時(shí)輸出的與對(duì)應(yīng)障礙物相匹配的亮度圖像數(shù)據(jù)，識(shí)別出對(duì)應(yīng)障礙物的類型；障礙物定位觸發(fā)模塊，用于接收障礙物分類模塊當(dāng)前識(shí)別出類型的障礙物的相對(duì)位置關(guān)系和同一障礙物的尺寸大小，再基于這些數(shù)據(jù)信息決策相應(yīng)識(shí)別出類型的障礙物是否觸發(fā)碰撞警告信號(hào)，以使：移動(dòng)機(jī)器人在移動(dòng)至相應(yīng)的障礙物之前規(guī)劃出可通行區(qū)域；避障模塊，用于根據(jù)障礙物定位標(biāo)記模塊傳輸過來的觸發(fā)碰撞警告信號(hào)的障礙物的相對(duì)位置關(guān)系和同一障礙物的尺寸大小，調(diào)整移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)前位姿，再根據(jù)障礙物定位標(biāo)記模塊傳輸過來的當(dāng)前識(shí)別出類型的障礙物的相對(duì)位置關(guān)系和同一障礙物的尺寸大小，規(guī)劃出移動(dòng)機(jī)器人的避障路徑，以使移動(dòng)機(jī)器人避開觸發(fā)碰撞警告信號(hào)的障礙物、或繞行經(jīng)過觸發(fā)碰撞警告信號(hào)的障礙物、或保持原來的位姿繼續(xù)行走。