一种避障系统及避障方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109828587A(43)申请公布日2019.05.31(21)申请号201910174196.9(22)申请日2019.03.08(71)申请人南京康尼智控技术有限公司地址210000江苏省南京市栖霞区恒竞路11号(72)发明人王驰张苏园王子涵费凯成罗浩珏(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称一种避障系统及避障方法(57)摘要本发明公开了一种避障系统及避障方法，系统包括动力轮、驱动器、传感器模块、避障模块、人机交互单元和电池；所述避障模块包括传感器接口、通讯电路、电源模块和控制中心，避障模块用于收集传感器信息，形成系统所处的空间位置信息，并根据传感器的信息变化，计算出系统当前的运动状态，通过控制中心控制驱动器，进行避障操作；所述避障模块将系统运行信息发送至人机交互单元，使用者根据人机交互单元反馈的运行信息来调整系统运动。避障方法包括：传感器信息融合、局部地图构建、空间建模、构建平台空间模型，以及路径规划。本发明采用模块化设计，有拓展能力：可拓展多种传感器进行数据的融合；具有完善的用户交互功能；通用性强、稳定性强。CN109828587ACN109828587A权利要求书1/2页1.一种避障系统，其特征在于：包括动力轮、动力轮驱动器、传感器模块、避障模块、人机交互单元和电池，上述各部件安装在避障系统的设备平台上；所述避障模块包括传感器接口、通讯电路、电源模块和控制中心，避障模块用于收集传感器信息，形成系统所处的空间位置信息，并根据各个传感器的信息变化，计算得出系统当前的运动状态，通过控制中心控制动力轮驱动器，进行避障的操作；所述避障模块将系统实时运行信息发送至人机交互单元，使用者根据人机交互单元反馈的运行信息来调整系统运动。2.根据权利要求1所述的避障系统，其特征在于：所述传感器模块包括主要避障传感器和扩展避障传感器；所述主要避障传感器为激光雷达传感器和/或超声波传感器；所述扩展避障传感器包括红外传感器、视觉传感器、碰撞传感器、姿态传感器、扩展编码器中的至少一种。3.根据权利要求1所述的避障系统，其特征在于：还包括转向机构和转向驱动器；所述控制中心根据传感器信息和用户指令，通过动力轮驱动器控制动力轮，通过转向驱动器转向机构，实现避障操作。4.根据权利要求1所述的避障系统，其特征在于：所述人机交互单元的反馈方式为声音、灯光指示、屏幕指示、远程终端显示中的至少一种。5.根据权利要求1所述的避障系统，其特征在于：使用者通过所述人机交互单元对避障系统进行控制，控制的方式为按键、摇杆、触摸、无线遥控中的至少一种。6.根据权利要求1所述的避障系统，其特征在于：所述避障模块还包括电量检测单元。7.一种利用如权利要求1所述避障系统实现避障的方法，其特征在于，包括如下内容：(1)传感器模块实时获取环境信息，通过通讯电路传输至控制中心，控制中心对传感器数据进行融合，输出标准格式的环境信息；(2)局部地图构建：使用多传感器融合获得实时地图信息之后，结合里程计，系统将带有时间，位置信息的新的多幅地图，通过坐标变换的方式结合为一幅新的局部地图，并对新地图进行特征分析，控制中心将局部地图信息输出。(3)根据平台尺寸进行空间建模：控制中心结合用户给定的运动信息和用户设置的相关信息，构建出避障平台的空间模型，包括计算平台的最小转向距离、最小换向宽度。(4)路径规划：用户给定运动方向、速度信息，控制中心结合局部地图的特征对于即将可能发生的平台运动情况进行修正，输出相应的组合运动指令，从而进行路径规划。8.根据权利要求7所述的避障方法，其特征在于：所述传感器模块包括激光雷达传感器、超声波传感器、红外传感器、视觉传感器、姿态传感器，碰撞传感器和扩展编码器，其中，姿态传感器，碰撞传感器和扩展编码器传感器为高优先级传感器，用于处理避障系统紧急情况；超声波传感器，红外传感器和视觉传感器为低优先级传感器，用于提供当前环境的障碍物距离、类别，以实现实时地图构建和地图信息修正。9.根据权利要求7所述的避障方法，其特征在于：所述紧急情况分为四种优先级；其中，第一优先级的紧急情况为严重的系统错误，包括传感器信息全部错误或异常丢失、姿态传感器检测到平台翻倒、碰撞传感器检测发生碰撞，以及扩展编码器检测到速度超出极限；第二优先级的紧急情况为影响系统运行的错误，包括传感器信息错误或异常丢失、传感器检测到距离小于极限、姿态传感器检测到发生危险姿态变化、外部电源断开和参数配置超出2CN109828587A权利要求书2/2页范围；第三优先级的紧急情况为影响系统稳定精准运行的错