[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

本發明涉及一種障礙物檢測方法、巡檢機器人車載避障系統及方法，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。本發明將探測雷達系統、圖像采集系統結合，共同實現障礙物的判斷與檢測，提高了障礙物的檢測精度，適宜于地鐵隧道巡檢機器人的智能避障需要。

技術領域

本發明屬于軌道交通巡檢技術領域，尤其涉及一種障礙物檢測方法、巡檢機器人車載避障系統及方法。

背景技術

現有地鐵隧道中巡檢機器人采用單一探測模塊進行障礙物探測，而現在部分隧道路段的隧道兩側存在著較多的干擾物，例如電氣柜、管線、警示牌、紅綠燈等，單一探測模塊的識別在此種環境下誤報率很高。同時，現有的探測模塊主要采用紅外測距、超聲波測距或視覺系統識別，但采用紅外測距、超聲波測距的智能避障系統在檢測完畢后，不能直觀地觀測障礙物的外觀、大小等；采用視覺系統識別的智能避障系統，其視覺識別系統體積相對較大，不易搭載在隧道巡檢機器人上。

例如，專利CN206773526U輪式機器人復合式智能避障系統，該系統運用超聲波測距模塊和紅外測距模塊組合進行障礙物檢測，但是超聲波測距模塊測量距離很短，遠處障礙物測量不到，紅外測距模塊單獨測量遠處障礙物，識別率低，不能準確地預警，而且智能避障系統不能很好地適應地鐵隧道環境。專利CN108268036A一種新型機器人智能避障系統，該系統是使用多個超聲波傳感器和紅外線傳感器分別來檢測障礙物距離、形狀、速度，但是受傳感器自身因素的限制，應用在地鐵隧道環境，受干擾物較多的影響，誤報率高。因此，本發明考慮對上述避障系統進行改進。

發明內容

本發明在上述現有巡檢機器人避障檢測法不足的基礎上提供了一種障礙物檢測方法、巡檢機器人車載避障系統及方法，將探測雷達系統、圖像采集系統結合，提高了障礙物檢測精度。

為了實現上述目的，本發明提供了一種障礙物檢測方法，用于軌道巡檢機器人障礙物檢測，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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。