环境识别设备及方法、路径规划设备及方法以及机器人
2019-11-22

环境识别设备及方法、路径规划设备及方法以及机器人

一种环境识别设备和一种环境识别方法,能够绘制一个环境地图,所述地图用于判断是否可以移动到一个发现有一个或多个高于或低于地面的台阶的区域,以及一种路径规划设备和一种路径规划方法,能够利用这种环境地图适当地规划一个移动路径,和一种装配有这种环境识别设备及路径规划设备的机器人。该机器人包括一个环境识别部分,它包括多个适于从视差图像或距离图像中计算平面参数并提取包括地面在内的多个平面的平面提取部分401,一个适于识别包括地面在内的多个平面上的障碍物的障碍物识别部分402,和一个环境地图更新部分403,适于基于障碍物识别部分402的识别结果为每个平面绘制环境地图(障碍物地图)并更新当前环境地图,以及一个路径规划部分404,它适于基于这些环境地图产生路径规划。当在地面环境地图中的一个平面上发现一个障碍物但在该平面环境地图上没有发现障碍物时,该路径规划部分404将该平面选择为路径候选。

一组数据,其中数据在三维空间中互相之间以充分小的距离分开,可以为这样的数据,即使得每个数据与参考点的距离在阈值dmin和另一阈值dmax之间。

此外,如下文中将要更详细描述的,该实施例中的平面提取部分PLEX 320不仅提取地面还提取一组包括多个平行于所述地面的平面,并且计算从所述地面到不位于该地面并被认为是一个障碍物的一点的距离,以及从每一平面到不位于该平面并被认为是一个障碍物的一点的距离。然后,所述平面提取部分PLEX 320将获得的障碍物信息输出到所述网格占有率计算部分330。当所述机器人在其上移动的平面,例如,所述地面,被选为参考平面并提取与所述参考平面存在小高度差的平面,所提取的平面将为机器人的移动提供有效的候选平面。换句话说,如在下文中详细描述的,优先通过提取与所述地面存在小高度差的并且所述机器人能够在其上移动的平面来绘制环境地图,并且当一个通过轮子移动或者用腿以两个或四个脚移动的行走型机器人执行所述路径规划时,所述环境地图能够被有效地使用。就距离而言接近所述参考平面的平面能够被来优先提取。

技术领域

然后,可从所选的三维数据组中随机地采样数据并由哈夫变换假定平面。更具体地,当法向矢量的方向是(θ,)并且到原点的距离是d时,计算出平面参数(θ,,d)并对投票(poll)空间(θ,ψ,d)=(θ,cosθ,d)进行直接投票以推定(assume)一个平面。结果,在图像中起支配作用的平面参数就被检测出来(步骤S33)。

机器人1的控制单元200如上所述控制机器人的姿态,并综合处理来自加速度传感器、接触传感器和触地确认传感器的信息,来自CCD摄影机的图像信息和来自麦克风的声音信息。在控制单元200中,主控制部分通过相应的集线器(未示出)连接到包括加速传感器、陀螺传感器、接触传感器、距离传感器、麦克风和扬声器、致动器、CCD摄影机和电池的各种传感器中。

该参考平面可能是所述地面或所述机器人移动的移动平面。因此,当该移动型机器人在该地面上移动时,该地面被用作参考平面。另一方面,当该移动型机器人在一个楼梯上移动时,该机器人正在其上移动的平面被用作参考平面。

第二种参数计算方法,是一种通过主要分量分析来估计平面参数的方法。通过这种方法,对通过划分利用三维空间中紧密靠近的区域的合适的分辨率粒度(granularity)和合适的分辨率来对整个图像进行扫描得到的三维数据输入而得的每一组数据进行主要分量分析,估计而得平面参数。

如果在步骤S53中可以采用A*搜索技术规划一个可移动路径(“是”),处理操作就前进到步骤S56,在那里检验是否在输出路径上发现任一未观测的区域。如果在步骤S56中没有在路径上发现未观测的区域(“否”),那么在步骤S57中,至目标位置的移动路径就作为规划好的路径输出。另一方面,如果在步骤S56中在路径上发现未观测的区域(“是”),处理操作就前进到步骤S58,在那里计算从当前位置到该未观测区域的步数,并检验所计算的步数是否超过一个预定的阈值。

可以基于触地确认传感器的输出,判断在机器人行走或跑步的动作中,左右腿中的每一条腿当前是站在地面上还是悬在空中。另外,可以基于姿态传感器31的输出检测机器人的躯干部分的倾斜度和姿势。