CN112817315A - 一种动态环境下无人清洗车的避障方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动态环境下无人清洗车的避障方法及***，包括如下步骤，利用设置在无人清洗车下方的激光雷达以及双目相机建立工厂场景地图，并且将地图进行分层；然后将地图分成原始地图层和对比地图层，将对比地图层与原始地图层进行对比匹配，并且将原始地图层中的区别物品进行标记；然后将地图中的障碍物进行分类，并且将行人障碍进一步识别；以及，采用dwa算法寻找最优路径。
Description
技术领域
本发明涉及无人清洗车的技术领域，尤其涉及一种动态环境下无人清洗车的避障方法及***。
背景技术
相对于人工清洗，无人清洗车由于其突出的清洁效率及经济成本得到逐步应用，由于工作场景大，障碍信息复杂，不可避免地会出现未预期的障碍，无人清洗车的避障是首要考虑的因素，目前，在避障方面，大多数无人清洗车研发生产厂家多采用二维/三维激光雷达或者视觉相机进行障碍的检测，运用slam技术，或者多传感器融合的方法，当探测到障碍时，控制车辆绕过障碍，但是，视觉的方法感知信息丰富，但是信息量大，对处理器的性能有很高的要求，清洁速度不能过快；雷达避障的方法虽然数据量相对较小，对大场景的感知信息的内容有限，依靠软件算法计算障碍信息，有可能无法成功的绕过障碍或者绕障碍能力不足；传感器融合的方法中由于同时运行多种传感器，数据处理难度大，避障策略中大多为遇到障碍即绕开，很少有对障碍物信息进行分类，这也导致了当遇到工人或者特定的障碍时，也绕开，而忽略了障碍所占领的区域，使得清洁能力变差。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有动态环境下无人清洗车的避障方法及***存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种动态环境下无人清洗车的避障方法。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种动态环境下无人清洗车的避障方法，包括如下步骤，
利用设置在无人清洗车下方的激光雷达以及双目相机建立工厂场景地图，并且将地图进行分层；
然后将地图分成原始地图层和对比地图层，将对比地图层与原始地图层进行对比匹配，并且将原始地图层中的区别物品进行标记；
然后将地图中的障碍物进行分类，并且将行人障碍进一步识别；以及，
采用dwa算法寻找最优路径。
作为本发明所述动态环境下无人清洗车的避障方法的一种优选方案，其中：上述步骤中还包括如下步骤：
对比地图层包括激光障碍层、视觉屏障层、行人障碍层和后防障碍层，后防障碍层利用设置在无人清洗车后方的超声波收发器进行采取。
作为本发明所述动态环境下无人清洗车的避障方法的一种优选方案，其中：上述步骤还包括如下步骤：
在进行分类时，首先进行行人障碍层的提取，并且判断是否有行人经过，若有，则标记为“行人”并控制底盘停止，若无，则启动视觉障碍层对障碍物进行进一步的识别；
若障碍物为静态物品，则标记“静态物体”。若为移动物体，则标记为“移动物体”，并且刹车。
作为本发明所述动态环境下无人清洗车的避障方法的一种优选方案，其中：在标记“移动物体”并进行刹车后，发出警报并等待物体移动走后进行确认，然后继续按照原路径进行清洗。
作为本发明所述动态环境下无人清洗车的避障方法的一种优选方案，其中：在绕过障碍的过程中，提取后方障碍层的信息，该层若有障碍，且按照原路径避障时会撞到该障碍，则重新寻找新的路径，以绕过前方的障碍，同时又避开后方的超声波层障碍。
一种动态环境下无人清洗车的避障***，包括，
车载组件，包括底盘、设置在底盘上的转向轮以及设置在底盘上的驱动部件；
测量组件，包括设置在底盘前端和侧端位置的激光雷达、设置在底盘后端和侧端位置的超声波收发器以及设置在底盘前端的双目相机，所述底盘前端靠近双目相机位置设置有红外传感器；以及，
清障组件，所述清障组件设置在底盘前端。
作为本发明所述动态环境下无人清洗车的避障***的一种优选方案，其中：所述清障组件包括设置在底盘前端的拨动杆、设置在拨动杆后端的驱动杆以及供驱动杆转动连接的转动盘，
其中，所述转动盘的转动平面竖直设置，所述驱动杆偏心铰接在转动盘上，两个所述驱动杆的转动点与转动盘的转动中心为一条直线。
作为本发明所述动态环境下无人清洗车的避障***的一种优选方案，其中：所述驱动杆靠近拨动杆一端设置有圆筒，所述底盘上开设有与圆筒配合的滑槽，所述拨动杆与圆筒相连，所述拨动杆后端向外伸出圆筒。
作为本发明所述动态环境下无人清洗车的避障***的一种优选方案，其中：所述拨动杆包括支撑杆、铰接在支撑杆前端的连接杆以及铰接在连接杆前端的插杆，
其中，所述插杆与支撑杆之间铰接有卡杆，所述卡杆后端连接有变换杆，所述变换杆与圆筒滑移连接，所述圆筒上设有拉动部件。
作为本发明所述动态环境下无人清洗车的避障***的一种优选方案，其中：所述拉动部件包括转动连接在底盘上的齿轮、与齿轮啮合的齿条以及设置在齿条两端的连接条，所述连接条远离齿条一端转动连接有与变换杆相连的连接条。
本发明的有益效果：本发明的无人清洗车的避障方法通过对场景中的障碍分类，设计避障策略，降低运算成本、提高运算速度，使得本设备能够适应工厂环境，提高区域的清洁覆盖能力，同时又保证行人及物品的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明动态环境下无人清洗车的避障方法的逻辑结构示意图。
图2为本发明动态环境下无人清洗车的避障***所述的整体结构示意图。
图3为本发明动态环境下无人清洗车的避障***所述的清障组件结构***示意图。
图4为本发明动态环境下无人清洗车的避障***所述的拉动部件结构示意图。
图5为本发明动态环境下无人清洗车的避障***所述的拨动杆结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1，一种动态环境下无人清洗车的避障方法，包括如下步骤，
利用设置在无人清洗车下方的激光雷达以及双目相机建立工厂场景地图，并且将地图进行分层，激光雷达为单线雷达，用于探测无人清洗车周围的环境障碍；前方的热红外传感器用于探测行人；后方的超声波传感器为安全设计，避免倒车时撞到物品或行人；前方的双目相机用于对车辆近处的物品进行探测、分类于识别；车辆底盘为四驱式结构，用于控制车辆的移动，以及负载清洗车其他部件；
然后将地图分成原始地图层和对比地图层，对比地图层包括激光障碍层、视觉屏障层、行人障碍层和后防障碍层，后防障碍层利用设置在无人清洗车后方的超声波收发器进行采取。
然后将对比地图层与原始地图层进行对比匹配，如果原始地图层没有而其他层有的物品或人，则标记为“障碍”，在进行分类时，首先进行行人障碍层的提取，并且判断是否有行人经过，若有，则标记为“行人”并控制底盘停止，若无，则启动视觉障碍层对障碍物进行进一步的识别；
若障碍物为静态物品，则标记“静态物体”。若为移动物体，则标记为“移动物体”，并且刹车，在标记“移动物体”并进行刹车后，发出警报并等待物体移动走后进行确认，然后继续按照原路径进行清洗；
然后将地图中的障碍物进行分类，并且将行人障碍进一步识别；以及，
采用dwa算法寻找最优路径，在绕过障碍的过程中，提取后方障碍层的信息，该层若有障碍，且按照原路径避障时会撞到该障碍，则重新寻找新的路径，以绕过前方的障碍，同时又避开后方的超声波层障碍。
实施例2
参照图2-5，一种动态环境下无人清洗车的避障***，包括，车载组件，包括底盘100、设置在底盘100上的转向轮以及设置在底盘100上的驱动部件；测量组件200，包括设置在底盘100前端和侧端位置的激光雷达201、设置在底盘100后端和侧端位置的超声波收发器202以及设置在底盘100前端的双目相机203，底盘100前端靠近双目相机203位置设置有红外传感器204；以及，清障组件300，清障组件300设置在底盘100前端，清障组件300包括设置在底盘100前端的拨动杆301、设置在拨动杆301后端的驱动杆302以及供驱动杆302转动连接的转动盘303，其中，转动盘303的转动平面竖直设置，驱动杆302偏心铰接在转动盘303上，两个驱动杆302的转动点与转动盘303的转动中心为一条直线，驱动杆302靠近拨动杆301一端设置有圆筒304，底盘100上开设有与圆筒304配合的滑槽，拨动杆301与圆筒304相连，拨动杆301后端向外伸出圆筒304，拨动杆301包括支撑杆305、铰接在支撑杆305前端的连接杆306以及铰接在连接杆306前端的插杆307，其中，插杆307与支撑杆305之间铰接有卡杆308，卡杆308后端连接有变换杆309，变换杆309与圆筒304滑移连接，圆筒304上设有拉动部件400，拉动部件400包括转动连接在底盘100上的齿轮401、与齿轮401啮合的齿条402以及设置在齿条402两端的连接条403，连接条403远离齿条402一端转动连接有与变换杆309相连的相连杆404。
具体的，本发明主体包括车载组件，包括底盘100，底盘100为方形板状或矩形板状，然后在底盘100的四周位置设置有转向轮，然后在底盘100上还设置有减震部件，减震部件能对整个无人清洗车进减震，同时在本发明主体还包括测量组件200，在本实施例中，测量组件200包括设置在底盘100前端和侧端的激光雷达201，激光雷达201为单线雷达，用于探测无人清洗车周围的环境障碍；前方的热红外传感器204用于探测行人；后方的超声波传感器为安全设计，避免倒车时撞到物品或行人；前方的双目相机203用于对车辆近处的物品进行探测、分类于识别；车辆底盘100为四驱式结构，用于控制车辆的移动，以及负载清洗车其他部件。
进一步的，在底盘100上设置有清障组件300，在本实施例中，清障组件300包括设置在底盘100前端的转动盘303，转动盘303的转动平面竖直设置，在转动盘303上还铰接有两个中心对称设置的驱动杆302，驱动杆302向两侧伸出，并且每个驱动杆302的远离转动盘303一端与角钢侧壁铰接，然后为了实现铰接，在驱动杆302的远离转动盘303一端固定有拨动杆301，拨动杆301沿垂直于驱动杆302的表面设置，然后在拨动杆301上套设有圆筒304，然后在底盘100的两端上向水平方向伸出有与圆筒304配合的滑槽，进而在转动盘303转动后，会在滑槽的限制下，使得两个拨动杆301向相互远离或相互靠近的方向移动，进而可以对前方的障碍进行拨开。
进一步的，在本实施例中，拨动杆301包括支撑杆305，支撑杆305与圆筒304直接相连，然后给在支撑杆305的前端转动连接有连接杆306，连接杆306的转动平面垂直于支撑杆305的表面设置，然后在连接杆306的远离支撑杆305一端还转动连接有插杆307，插杆307主要是用来负责将障碍进行拨开或抬起的动作的主要动作件，并且在插杆307和支撑杆305之间还铰接有卡杆308，卡杆308两端都铰接，然后在卡杆308的远离插杆307一端设置有转轴，转轴上连接有耳板，而在耳板上还直接连接有变换杆309，变换杆309紧贴支撑杆305设置，并且能沿着支撑杆305的长度方向滑移，并且滑移连接向外伸出圆筒304，然后在圆筒304与底盘100之间设有拉动部件400。
在本实施例中，拉动部件400包括转动连接在底盘100上的齿轮401，齿轮401的转动平面竖直设置，然后在齿轮401上啮合有齿条402，齿条402沿水平直线方向进行滑移，然后在齿轮401的两端向外伸出有连接条403，连接条403沿水平方向设置，并且沿着垂直于齿条402的长度方向设置，然后在连接条403的远离齿条402一端设置有弯折转接杆，并且在弯折转接杆的远离连接条403一端还转动连接有相连杆404，相连杆404与变换杆309相连。
作为优选的，连接条403与齿轮401两端转动连接，然后在底盘100上还设置有将齿条402和齿条402包裹住的支撑架，而支撑架的下端则与底盘100铰接，然后在支撑架与底盘100之间还设置有气缸用于将支撑架顶起。
其余结构均与实施例1相同。
操作过程：利用设置在底盘100上的激光雷达201、超声波收发器202以及双目相机203可以对整个运行路径上的障碍进行识别，然后利用清障组件300对可以进行搬运、移动的障碍进行拨开或者搬离，实现自动清障，并且可以使得无人清洗车具有一定的搬运能力，可以对一些能够搬运的部件进行搬运。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种动态环境下无人清洗车的避障方法，其特征在于：包括，
利用设置在无人清洗车下方的激光雷达以及双目相机建立工厂场景地图，并且将地图进行分层；
将地图分成原始地图层和对比地图层，将对比地图层与原始地图层进行对比匹配，并且将原始地图层中的区别物品进行标记；
将地图中的障碍物进行分类，并且将行人障碍进一步识别；以及，
采用dwa算法寻找最优路径。
2.如权利要求1所述的动态环境下无人清洗车的避障方法，其特征在于：还包括：
对比地图层包括激光障碍层、视觉屏障层、行人障碍层和后防障碍层，后防障碍层利用设置在无人清洗车后方的超声波收发器进行采取。
3.如权利要求1所述的动态环境下无人清洗车的避障方法，还包括：
在进行分类时，首先进行行人障碍层的提取，并且判断是否有行人经过，若有，则标记为“行人”并控制底盘停止，若无，则启动视觉障碍层对障碍物进行进一步的识别；
若障碍物为静态物品，则标记“静态物体”，若为移动物体，则标记为“移动物体”，并且刹车。
4.如权利要求3所述的动态环境下无人清洗车的避障方法，还包括：在标记“移动物体”并进行刹车后，发出警报并等待物体移动走后进行确认，然后继续按照原路径进行清洗。
5.如权利要求1所述的动态环境下无人清洗车的避障方法，还包括：
在绕过障碍的过程中，提取后方障碍层的信息，该层若有障碍，且按照原路径避障时会撞到该障碍，则重新寻找新的路径，以绕过前方的障碍，同时又避开后方的超声波层障碍。
6.一种动态环境下无人清洗车的避障***，其特征在于：包括，
车载组件，包括底盘(100)、设置在底盘(100)上的转向轮以及设置在底盘(100)上的驱动部件；
测量组件(200)，包括设置在底盘(100)前端和侧端位置的激光雷达(201)、设置在底盘(100)后端和侧端位置的超声波收发器(202)以及设置在底盘(100)前端的双目相机(203)，所述底盘(100)前端靠近双目相机(203)位置设置有红外传感器(204)；以及，
清障组件(300)，所述清障组件(300)设置在底盘(100)前端。
7.如权利要求6所述的动态环境下无人清洗车的避障***，其特征在于：所述清障组件(300)包括设置在底盘(100)前端的拨动杆(301)、设置在拨动杆(301)后端的驱动杆(302)以及供驱动杆(302)转动连接的转动盘(303)，
其中，所述转动盘(303)的转动平面竖直设置，所述驱动杆(302)偏心铰接在转动盘(303)上，两个所述驱动杆(302)的转动点与转动盘(303)的转动中心为一条直线。
8.如权利要求7所述的动态环境下无人清洗车的避障***，其特征在于：所述驱动杆(302)靠近拨动杆(301)一端设置有圆筒(304)，所述底盘(100)上开设有与圆筒(304)配合的滑槽，所述拨动杆(301)与圆筒(304)相连，所述拨动杆(301)后端向外伸出圆筒(304)。
9.如权利要求8所述的动态环境下无人清洗车的避障***，其特征在于：所述拨动杆(301)包括支撑杆(305)、铰接在支撑杆(305)前端的连接杆(306)以及铰接在连接杆(306)前端的插杆(307)，
其中，所述插杆(307)与支撑杆(305)之间铰接有卡杆(308)，所述卡杆(308)后端连接有变换杆(309)，所述变换杆(309)与圆筒(304)滑移连接，所述圆筒(304)上设有拉动部件(400)。
10.如权利要求9所述的动态环境下无人清洗车的避障***，其特征在于：所述拉动部件(400)包括转动连接在底盘(100)上的齿轮(401)、与齿轮(401)啮合的齿条(402)以及设置在齿条(402)两端的连接条(403)，所述连接条(403)远离齿条(402)一端转动连接有与变换杆(309)相连的连接条(403)。
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