一种移动作业机器人避障系统及实时避障方法与流程

本申请涉及移动机器人避障，具体涉及一种移动作业机器人避障系统及实时避障方法。

背景技术：

1、移动机器人应用于工业制造场景中，其行驶行为受到工业生产线的条件制约，只有满足生产线的生产节拍要求和作业要求的机器人才能成功被应用到此类场景中。

2、然而通常情况下，机器人控制平台基于x86的平台结构，其实时性较差，机器人传感数据输入之后，要进行复杂及费时的运算才能获得感知结果，以便机器人控制平台据此能够做出决策。这个过程，不仅造成机器人核心控制器算力资源紧张，而且，机器人响应速度、障碍物识别、避障操作等在机器人高速行驶的情况下，存在一定的响应不及时的情况，会造成机器人的碰撞或避障失败现象，从而造成损失，影响工业生产。

3、因此，需要一种机器人实时避障的新方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种移动作业机器人避障系统及实时避障方法，以便移动作业机器人应用于工业制造场景中，满足生产线的生产节拍要求和作业要求。

2、本说明书实施例提供以下技术方案：

3、本说明书实施例提供一种机器人避障系统，包括：

4、第一嵌入式平台、第二嵌入式平台和机器人控制平台，第一嵌入式平台分别与机器人控制平台和第二嵌入式平台通信连接，第一嵌入式平台用于执行实时避障算法并生成避障数据，机器人控制平台用于执行机器人总体控制功能，及生成决策数据，第二嵌入式平台用于根据所述避障数据和所述决策数据执行机器人运动控制算法，以使机器人执行运动动作；

5、其中，第一嵌入式平台用于获取传感器输出的第一传感数据，第一传感数据包括障碍物特征数据，并在获取所述第一传感数据时执行实时避障算法生成避障数据；机器人控制平台用于获取所述传感器输出的全部传感数据和所述避障数据，所述全部传感数据包括所述第一传感数据和除所述第一传感数据外的其他传感数据，在获取所述全部传感数据和所述避障数据后生成决策数据；所述第二嵌入式平台用于在接收到所述避障数据时立即执行机器人运动控制算法以便根据所述避障数据完成避障所需的动作指令输出，以使机器人中用于执行运动动作的电机执行所述动作指令完成实时避障，以及在接收到所述决策数据后执行机器人运动控制算法以便按所述决策数据驱动所述电机进行运动动作调整。

6、本说明书实施例还提供一种机器人实时避障方法，所述机器人实时避障方法包括：

7、第一嵌入式平台根据第一传感数据确定机器人与障碍物处于紧急避障状态，则在机器人探测范围内生成避障数据为传输紧急避让指令或减速指令至第二嵌入式平台，以通过第二嵌入式平台控制电机驱动器使得机器人避让或减速；其中，第一传感数据包括障碍物特征数据，障碍物特征数据包括障碍物轮廓边缘数据及与障碍物的距离信息数据；

8、其中，基于机器人动态规划行驶过程中根据传感器探测到的沿障碍物轮廓边缘的切线方向确定机器人与障碍物之间运行状态，分别探测障碍物两侧边缘切线与机器人传感器原点之间的距离以及两侧边缘切线与机器人夹角确定机器人与障碍物处于紧急避障状态或正常运行避障状态，以执行避障决策。

9、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

10、本申请利用嵌入式硬件平台的实时性强的特性，采用所提出的实时避障方法（算法策略），实时产生避障信息，并将实时避障信息通过第一嵌入式平台直接发送至第二嵌入式平台以立即执行指令，提高机器人动态避障性能，提升安全性；并且第一嵌入式平台产生的实时避障信息传输至机器人控制平台，依然能够对机器人的导航轨迹规划等提供依据，由机器人控制平台产生的决策数据发送至第二嵌入式平台以及时修正行驶路线，提高机器人避障可靠性和避障响应速度；从而满足工业场景中，机器人高速行走、高速作业要求场景中的对机器人高度安全性和高可靠性的要求。

技术特征：

1.一种机器人避障系统，其特征在于，包括：第一嵌入式平台、第二嵌入式平台和机器人控制平台，第一嵌入式平台分别与机器人控制平台和第二嵌入式平台通信连接，第一嵌入式平台用于执行实时避障算法并生成避障数据，机器人控制平台用于执行机器人总体控制功能，及生成决策数据，第二嵌入式平台用于根据所述避障数据和所述决策数据执行机器人运动控制算法，以使机器人执行运动动作；

2.根据权利要求1所述的机器人避障系统，其特征在于，所述第一嵌入式平台由dsp+fpga阵列组成，所述dsp进行实时信息数据的数学计算和处理任务；所述fpga阵列由多个fpga芯片同时并行计算，利用fpga的并行数据处理能力，用于实时处理来自传感器的特征数据，以提高实时性；

3.根据权利要求1所述的机器人避障系统，其特征在于，第一嵌入式平台在机器人处于紧急避障状态时，第一嵌入式平台将生成的避障数据直接传输至第二嵌入式平台，以便第二嵌入式平台输出优先避障指令使机器人实时避障。

4.根据权利要求1所述的机器人避障系统，其特征在于，第一嵌入式平台将生成的避障数据传输至机器人控制平台，由机器人控制平台确定障碍物与机器人导航路线规划对应的决策数据，并向第二嵌入式平台输出正常运行避障指令，以确保机器人实时避障运行。

5.根据权利要求1所述的机器人避障系统，其特征在于，所述第一嵌入式平台与机器人控制平台通过ram或数据总线通信；

6.一种机器人实时避障方法，其特征在于，应用于权利要求1-5中任一项所述的机器人避障系统，所述机器人实时避障方法包括：

7.根据权利要求6所述的机器人实时避障方法，其特征在于，所述机器人实时避障方法还包括：

8.根据权利要求6所述机器人实时避障方法，其特征在于，机器人实时避障方法还包括：

9.根据权利要求8所述机器人实时避障方法，其特征在于，所述机器人实时避障方法还包括：

10.根据权利要求8所述机器人实时避障方法，其特征在于，所述机器人实时避障方法还包括：

技术总结本申请提供一种移动作业机器人避障系统及实时避障方法，其中第一嵌入式平台用于获取传感器输出包括障碍物特征数据的第一传感数据，并在获取第一传感数据时执行实时避障算法生成避障数据；机器人控制平台用于获取传感器输出的全部传感数据和避障数据，以执行机器人总体控制功能及生成决策数据；第二嵌入式平台用于在接收到避障数据时立即执行机器人运动控制算法以便根据避障数据完成避障所需的动作指令输出，以使机器人中用于执行运动动作的电机执行动作指令完成实时避障，以及在接收到决策数据后执行机器人运动控制算法以便按决策数据驱动电机进行运动动作调整。从而提高机器人避障可靠性和避障响应速度，满足工业场景的要求。技术研发人员：韦鲲,张建政,董易,邹金沛受保护的技术使用者：曜石机器人（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18