[發明專利]障礙物檢測方法、巡檢機器人車載避障系統及方法

在審

• 申請號: 202110332644.0
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113050654A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 丁輝;王一全;趙昆;黃鑫;王玉冬;楊志強;劉克強;高世卿;李江波;袁文華;張參參;張錦標;王旭;張念坤
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 李祺

1.一種障礙物檢測方法，用于軌道巡檢機器人障礙物檢測，其特征在于，巡檢機器人上設置有探測雷達系統、圖像采集系統；

所述探測雷達系統包括多個同步檢測障礙物信息的探測雷達，各探測雷達同步啟動檢測障礙物信息；

在任一探測雷達檢測到障礙物信息、或巡檢機器人行駛至彎道路段時，所述圖像采集系統同步啟動根據所述探測雷達系統檢測的障礙物信息采集障礙物圖片，核準識別有效目標障礙物信息。

2.根據權利要求1所述的障礙物檢測方法，其特征在于，所述探測雷達包括激光雷達，所述激光雷達向巡檢機器人前方發射激光光束，當掃描到障礙物時，激光以點的形式返回，形成障礙物點云集合，排除障礙物點云集合中的干擾點，確定目標障礙物大小，并通過測算激光的飛行時間確定目標障礙物距離。

3.根據權利要求2所述的障礙物檢測方法，其特征在于，所述探測雷達包括毫米波雷達，所述毫米波雷達向巡檢機器人前方發射無線電波，當掃描到障礙物時產生回波，通過回波大小、測算時間分別確定目標障礙物大小、目標障礙物距離。

4.根據權利要求2所述的障礙物檢測方法，其特征在于，在激光雷達進行障礙物檢測時，以激光雷達中心點為原點，建立障礙物點云集合的世界坐標系，坐標系上任一點表示為(R,ω,α)表示，R代表掃描到的障礙物點到激光雷達中心點的距離；ω代表發射激光與水平面的垂直角度；α表示激光與雷達正向的水平角度，則激光掃描點在激光雷達世界坐標系下的空間坐標(X',Y',Z')為:

以軌道邊界為邊界條件，將障礙物點云集合中的干擾點分為軌道邊界外干擾點與軌道內干擾點，分別以激光雷達的水平角度掃描范圍與垂直檢測范圍為約束條件限定軌道邊界外干擾點與軌道內干擾點；其中，水平角度掃描范圍通過軌道的邊界限定，垂直檢測范圍通過激光雷達距軌面的距離限定。

5.根據權利要求4所述的障礙物檢測方法，其特征在于，巡檢機器人行駛在直線路段時，通過激光雷達進行障礙物的初步檢測，通過毫米波雷達進行障礙物的二次檢測，將激光雷達檢測的障礙物信息與毫米波雷達檢測的障礙物信息進行比對，核準識別有效目標障礙物信息。

6.根據權利要求4所述的障礙物檢測方法，其特征在于，巡檢機器人行駛在彎道路段時，所述圖像采集系統同步啟動采集障礙物圖像，對障礙物圖像進行處理，識別出彎道邊界；將激光雷達掃描到的障礙物點云集合空間坐標系轉換為所述圖像采集系統的圖像坐標系，在障礙物圖像平面上找到對應的障礙物投影點，通過判斷障礙物投影點的坐標是否處于障礙物圖像平面彎道曲線之間確定是否為有效目標障礙物。

7.根據權利要求6所述的障礙物檢測方法，其特征在于，確定軌道邊界以內的區域為ROI區域，對所述圖像采集系統采集的障礙物圖像進行圖像灰度化、濾波去噪、邊緣檢測處理，提取彎道邊界。

8.根據權利要求7所述的障礙物檢測方法，其特征在于，采用中值濾波方法進行障礙物圖像濾波去噪，通過Canny算子提取進行邊緣檢測。

9.根據權利要求8所述的障礙物檢測方法，其特征在于，采用Freeman鏈碼跟蹤算法，將軌道彎道分解為一系列具有固定長度和方向的線段連接起來的集合，規定起始順序，提取Canny算子邊緣檢測后的二值化曲線軌跡，將提取的鏈碼根據預設的特征篩選條件進行篩選，提取彎道邊界。

10.一種巡檢機器人車載避障系統，其特征在于，采用權利要求1-9任一項所述的障礙物檢測方法，巡檢機器人上設置有探測雷達系統、圖像采集系統、車載控制器、制動系統；所述探測雷達系統包括激光雷達、毫米波雷達，所述圖像采集系統為攝像頭；所述車載控制器與所述探測雷達系統、圖像采集系統、制動系統連接，控制巡檢機器人在巡檢過程中進行避障檢測。