一种智能巡检机器人的自动避障导航系统的制作方法

1.本发明涉及避障导航技术领域，更具体的是涉及一种智能巡检机器人的自动避障导航系统技术领域。


背景技术：

2.随着电子信息产品的快速发展，工业机器人作为时代的产物不仅是一个国家的支柱产业，更象征着一个国家的创新能力和现代化水平；作为一款高端自动化产品，它集机械学、力学、电子信息学、自动化、计算机科学、仿生学等众多学科于一体，具有生产效率高，产品质量好，能够在严苛的环境下连续工作等优势。这些特点使工业机器人不仅将人类从繁重的体力劳动中解放出来，也在生产生活的各个方面大大的改善着人们的生活条件，为了能够更好的服务于人类其不可避免地向智能化、密集化方向发展开来；到目前为止，除了一些无法代替人类的场合，多机器人、人机合作将会是工业机器人发展、应用的主流趋势，然而，在公共场所，存在各种人员走动以及物品的摆放等，将存在多个对于机器人来说为移动障碍物和固定障碍物的物品，将严重的影响机器人的安全、高效的规避障碍物的移动。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能巡检机器人的自动避障导航系统。
4.本发明采用的技术方案如下：一种智能巡检机器人的自动避障导航系统，包括相互可通信连接的：
5.路径规划模块，用于根据获取的全局路径数据和智能巡检机器人的位姿数据，规划出至少一组备选路径；
6.路端感知模块，通过路侧监控单元采集的实时障碍物信息，区分出固定障碍物和移动障碍物，对移动障碍物的移动路径进行预测处理，获得移动障碍物下一时刻的预测位置；并判断固定障碍物是否完全阻挡智能巡检机器人通行；
7.畅通通行确定模块，将路径规划模块的备选路径和路端感知模块的视频和点云原始数据处理后变成结构化数据，实现对固定障碍物的定位、大小是否影响通行，移动障碍物预测是否能遇到智能巡检机器人进行运算，生成用时最短的备选路径，并下发最短的备选路径给控制模块；
8.控制模块，用于智能巡检机器人和系统内各部组件的智能控制，发送请求和接收并执行指令，在接收到指令后，按照最短的备选路径进行运动；
9.避障模块，用于根据智能巡检机器人自带的各部传感器和摄像头，现场采集到的障碍物及其周边环境的信息进行分析处理，并生成避障行为任务，并将避障行为任务通过通信模块发送至控制模块，控制智能巡检机器人进行避障行为。
10.所述避障模块包括避障任务生成单元，所述避障任务生成单元用于对系统内数据库中的相关信息、参数分析处理，并生成智能巡检机器人的避障任务。
11.所述避障模块包括避障任务自检单元，所述避障任务自检单元用于对避障任务生成单元生成的避障任务的执行进度进行自检。
12.所述避障模块包括警报单元，所述警报单元用于对经由避障任务自检单元自检后的未执行的避障任务进行警报提醒，该警报单元可以是声光报警或远程报警。
13.所述路端感知模块，由摄像头和激光雷达组成，摄像头主要用来提供区域内监控的视频数据，激光雷达用来提供区域内点云数据，现有的城市摄像头和激光雷达以及后台云控制台都完善，无需再去安装硬件，只需将采集的信息调出来使用即可，充分借用现有资源，降低运营成本。
14.所述路径规划模块，通过智能巡检机器人的gps定位和目标点的标定，计算出起点到终点的大致路线，再通过gis地图，规划出最近路径，gis地图可以将辖区的全貌以2.5维的图像展示出来,可以反映出社区的真实环境，而且在社区全貌上还可查看划分网格的地理位置、管辖范围等。
15.所述控制模块还包括车载单元，该车载单元通过v2x技术与路侧监控单元通信连接，充分运用现有公共设施，将路侧监控单元(rsu)采集到的信息直接通过pc5传递给车载单元(obu)，实现快速资源共享，对路况的掌控更加精准。
16.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
17.本发明首先通过现有的路侧设备，选择一条障碍物最少的路径，可避免由于障碍物阻挡而需返回绕路的现象发生，实现大范围超视距的感知，有效的提升了单车感知的范围和效率，在大范围的应用中，有效的节省了计算资源；其次，在优选的路径上，通过智能巡检机器人自身的感应器和摄像头，生成更加精确的避障指令，实现高效精准避障，提高了避障行为的灵敏度和反应速度。
附图说明
18.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
19.图1为本发明的组成框图；
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1
23.如图1的所示，本实施例提供一种智能巡检机器人的自动避障导航系统，包括相互可通信连接的：
24.路径规划模块，用于根据获取的全局路径数据和智能巡检机器人的位姿数据，规
划出至少一组备选路径；所述路径规划模块，通过智能巡检机器人的gps定位和目标点的标定，计算出起点到终点的大致路线，再通过gis地图，规划出最近路径，gis地图可以将辖区的全貌以2.5维的图像展示出来,可以反映出社区的真实环境，而且在社区全貌上还可查看划分网格的地理位置、管辖范围等；根据gis地图给出3个备选路径；例如选出路程最短的备选路径，根据路况分析，选出用时最短的备选路径，根据路况分析，选出最通畅的备选路径，路况实时信息通过rsu传到总服务中，机器人的obu通过v2x技术接收和执行命令。
25.路端感知模块，通过路侧监控单元采集的实时障碍物信息，区分出固定障碍物和移动障碍物，对移动障碍物的移动路径进行预测处理，获得移动障碍物下一时刻的预测位置；并判断固定障碍物是否完全阻挡智能巡检机器人通行；所述路端感知模块，由摄像头和激光雷达组成，摄像头主要用来提供区域内监控的视频数据，激光雷达用来提供区域内点云数据，边缘计算单元，将路端感知设备的视频和点云原始数据处理后变成结构化数据，实现对固定障碍物(建筑物、公共设施以及大型垃圾)和移动障碍物(人、车)的识别、分类和定位，利用路端的感知设备，结合云端的高精地图和计算能力，通过深度学习算法训练，实现固定障碍物和移动障碍物分类识别及精准定位，并下发任务给设备，基于路端设备的全视角感知，并结合边缘端的计算能力，在大范围的区域能显著的降低成本；现有的城市摄像头和激光雷达以及后台云控制台都完善，无需再去安装硬件，只需将采集的信息调出来使用即可，充分借用现有资源，降低运营成本；
26.畅通通行确定模块，将路径规划模块的备选路径和路端感知模块的视频和点云原始数据处理后变成结构化数据，实现对固定障碍物的定位、大小是否影响通行，移动障碍物预测是否能遇到智能巡检机器人进行运算，生成用时最短的备选路径，并下发最短的备选路径给控制模块；
27.控制模块，用于智能巡检机器人和系统内各部组件的智能控制，发送请求和接收并执行指令，在接收到指令后，按照最短的备选路径进行运动；所述控制模块还包括车载单元，该车载单元通过v2x技术与路侧监控单元通信连接，充分运用现有公共设施，将路侧监控单元(rsu)采集到的信息直接通过pc5传递给车载单元(obu)，实现快速资源共享，对路况的掌控更加精准；其中，v2x是车对外界的信息交换(vehicle to everything)的简称、rsu是路侧单元(road side unit)的简称，obu是车载单元(on board unit)的简称；
28.避障模块，用于根据智能巡检机器人自带的各部传感器和摄像头，现场采集到的障碍物及其周边环境的信息进行分析处理，并生成避障行为任务，并将避障行为任务通过通信模块发送至控制模块，控制智能巡检机器人进行避障行为；所述避障模块包括避障任务生成单元、避障任务自检单元、警报单元，所述避障任务生成单元用于对系统内数据库中的相关信息、参数分析处理，并生成智能巡检机器人的避障任务；所述避障任务自检单元用于对避障任务生成单元生成的避障任务的执行进度进行自检；所述警报单元用于对经由避障任务自检单元自检后的未执行的避障任务进行警报提醒，该警报单元可以是声光报警或远程报警。