CN114740854A - 一种机器人避障控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人避障控制方法和装置，涉及计算机技术领域。该方法的一具体实施方式包括：在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据，以及获取机器人在世界坐标系下的第一位姿信息；检测图像数据的障碍物，在检测到障碍物的情况下，计算障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息；在当前时刻之后的下一时刻，获取机器人在世界坐标系下的第二位姿信息；根据第一位姿信息、第一位置信息和第二位姿信息，计算障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，以使机器人按照第二位置信息进行避障。该实施方式消除了当前时刻到下一时刻这一时间段机器人运动所造成的影响，提高了机器人避障的响应速度，提高了避障灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种机器人避障控制方法和装置。
背景技术
机器人在移动过程中通常使用三维(3D)相机进行障碍物感知避障，具体地，3D相机通过计算产生数据并回传至机器人，机器人基于3D相机回传的数据，通过感知算法检测出障碍物的位置，以便在机器人移动时基于该位置进行障碍物躲避。
在实现本发明过程中，现有技术中至少存在如下问题：
由于硬件计算能力和数据传输的局限性，机器人接收到的数据是滞后的，再加上感知算法自身的耗时，导致检测出的障碍物的位置相比较真实情况是滞后的，因此导致机器人不能及时躲避障碍物，避障灵敏度低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种机器人避障控制方法和装置，该方法基于障碍物在当前时刻相对机器人的位置，当前时刻和滞后的下一时刻的机器人位姿，计算障碍物在下一时刻相对机器人的位置，并按照该位置进行避障，消除了当前时刻到下一时刻这一时间段机器人运动所造成的影响，提高了机器人避障的响应速度，提高了避障灵敏度。
为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机器人避障控制方法。
本发明实施例的一种机器人避障控制方法，包括：在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据，以及获取所述机器人在世界坐标系下的第一位姿信息；检测所述图像数据的障碍物，在检测到所述障碍物的情况下，计算所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息；在所述当前时刻之后的下一时刻，获取所述机器人在世界坐标系下的第二位姿信息；根据所述第一位姿信息、所述第一位置信息和所述第二位姿信息，计算所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，以使所述机器人按照所述第二位置信息进行避障。
可选地，所述根据所述第一位姿信息、所述第一位置信息和所述第二位姿信息，计算所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，包括：根据所述第一位姿信息，对所述第一位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物在世界坐标系下的第三位置信息；根据所述第二位姿信息，对所述第三位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。
可选地，所述第一位置信息包括所述障碍物上的多个点的第一坐标；所述根据所述第一位姿信息，对所述第一位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物在世界坐标系下的第三位置信息，包括：根据所述第一位姿信息，对所述多个点的第一坐标分别进行坐标变换，得到所述多个点在世界坐标系下的第二坐标；将所述多个点对应的第二坐标作为所述障碍物在世界坐标系下的第三位置信息。
可选地，所述下一时刻为计算出所述第一位置信息之后的时刻；所述根据所述第二位姿信息，对所述第三位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，包括：根据所述第二位姿信息，对所述多个点对应的第二坐标分别进行坐标变换，得到所述多个点下一时刻在机器人坐标系下的第三坐标；将所述多个点对应的第三坐标作为所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。
可选地，所述计算所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息，包括：遍历所述障碍物上的点，计算遍历到的点当前时刻在机器人坐标系下的第一坐标；将所述障碍物上的多个点对应的第一坐标作为所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。
可选地，所述第一位姿信息和所述第二位姿信息均包括所述机器人在相应时刻的位置信息和姿态信息，其中，所述位置信息基于里程计采集得到，或者基于定位算法对所述机器人定位得到；所述姿态信息通过读取IMU单元得到。
可选地，所述方法还包括：在未检测到所述障碍物的情况下，再次执行所述在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据的步骤。
为实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种机器人避障控制装置。
本发明实施例的一种机器人避障控制装置，包括：第一获取模块，用于在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据，以及获取所述机器人在世界坐标系下的第一位姿信息；位置计算模块，用于检测所述图像数据的障碍物，在检测到所述障碍物的情况下，计算所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息；第二获取模块，在所述当前时刻之后的下一时刻，获取所述机器人在世界坐标系下的第二位姿信息；避障控制模块，用于根据所述第一位姿信息、所述第一位置信息和所述第二位姿信息，计算所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，以使所述机器人按照所述第二位置信息进行避障。
可选地，所述避障控制模块，还用于根据所述第一位姿信息，对所述第一位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物在世界坐标系下的第三位置信息；根据所述第二位姿信息，对所述第三位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。
可选地，所述第一位置信息包括所述障碍物上的多个点的第一坐标；所述避障控制模块，还用于根据所述第一位姿信息，对所述多个点的第一坐标分别进行坐标变换，得到所述多个点在世界坐标系下的第二坐标；将所述多个点对应的第二坐标作为所述障碍物在世界坐标系下的第三位置信息。
可选地，所述下一时刻为计算出所述第一位置信息之后的时刻；所述避障控制模块，还用于根据所述第二位姿信息，对所述多个点对应的第二坐标分别进行坐标变换，得到所述多个点下一时刻在机器人坐标系下的第三坐标；将所述多个点对应的第三坐标作为所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。
可选地，所述位置计算模块，还用于遍历所述障碍物上的点，计算遍历到的点当前时刻在机器人坐标系下的第一坐标；将所述障碍物上的多个点对应的第一坐标作为所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。
可选地，所述第一位姿信息和所述第二位姿信息均包括所述机器人在相应时刻的位置信息和姿态信息，其中，所述位置信息基于里程计采集得到，或者基于定位算法对所述机器人定位得到；所述姿态信息通过读取IMU单元得到。
可选地，所述装置还包括：重复执行模块，用于在未检测到所述障碍物的情况下，再次执行所述在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据的步骤。
为实现上述目的，根据本发明实施例的再一方面，提供了一种电子设备。
本发明实施例的一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例的一种机器人避障控制方法。
为实现上述目的，根据本发明实施例的再一方面，提供了一种计算机可读介质。
本发明实施例的一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本发明实施例的一种机器人避障控制方法。
上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：基于障碍物在当前时刻相对机器人的位置，当前时刻和滞后的下一时刻的机器人位姿，计算障碍物在下一时刻相对机器人的位置，并按照该位置进行避障，消除了当前时刻到下一时刻这一时间段机器人运动所造成的影响，提高了机器人避障的响应速度，提高了避障灵敏度。
基于障碍物不同时刻在世界坐标系下的坐标不变这一原理，计算障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，计算方式简单，降低计算所需耗时。通过对障碍物上的多个点的第一坐标分别进行坐标变换，便于确定障碍物在世界坐标系下的位置。以计算出第一位置信息之后的时刻为下一时刻，对障碍物的位置信息进行补偿计算，便于后续消除延时期间机器人运动带来的影响，解决因延时带来的感知滞后问题。
通过遍历障碍物上的点，保证能够得到障碍物上全部点在机器人坐标系下的位置，便于后续进行避障控制。通过里程计和IMU单元，或者定位算法和IMU单元获取机器人位姿，提高了避障控制的适应性。在未检测到障碍物的情况下，重复执行机器人避障控制方法，进一步保证能够消除机器人延时期间的运动位移，解决因延时带来的感知滞后问题。
上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是根据本发明一实施例的机器人避障控制方法的主要步骤的示意图；
图2是根据本发明再一实施例的机器人避障控制方法的主要流程示意图；
图3是根据本发明又一实施例的机器人避障控制方法的主要流程示意图；
图4是根据本发明实施例的机器人避障控制装置的主要模块的示意图；
图5是本发明实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；
图6是适用于来实现本发明实施例的电子设备的计算机装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
图1是根据本发明一实施例的机器人避障控制方法的主要步骤的示意图。如图1所示，本发明实施例的机器人避障控制方法，主要包括如下步骤：
步骤S101：在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据，以及获取所述机器人在世界坐标系下的第一位姿信息。机器人在当前时刻调用图像采集设备，触发图像采集设备采集周围的图像数据。同时，记录机器人当前时刻在世界坐标系下的位姿信息，为了便于区分，后续称为第一位姿信息。
步骤S102：检测所述图像数据的障碍物，在检测到所述障碍物的情况下，计算所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。机器人基于采集的图像数据，通过感知算法检测该图像数据中的障碍物。在成功检测到障碍物的情况下，进一步计算障碍物当前时刻相对机器人的位置，该位置也即障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。
步骤S103：在所述当前时刻之后的下一时刻，获取所述机器人在世界坐标系下的第二位姿信息。选取滞后于当前时刻的一个时刻作为下一时刻，记录机器人下一时刻在世界坐标系下的位姿信息，为了便于区分，后续称为第二位姿信息。
步骤S104：根据所述第一位姿信息、所述第一位置信息和所述第二位姿信息，计算所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，以使所述机器人按照所述第二位置信息进行避障。
本步骤中，基于障碍物不同时刻在世界坐标系下的坐标不变这一原理，计算障碍物下一时刻机器人的位置，该位置也即障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。后续将该第二位置信息输入机器人控制算法进行避障，消除了当前时刻到下一时刻这一时间段机器人运动所造成的影响，提高了机器人避障的响应速度，提高了避障灵敏度。
图2是根据本发明再一实施例的机器人避障控制方法的主要流程示意图。如图2所示，本发明实施例的机器人避障控制方法，由机器人执行，主要包括如下步骤：
步骤S201：在当前时刻调用图像采集设备采集图像数据，获取机器人当前时刻在世界坐标系下的第一位姿信息。图像采集设备用于在机器人移动过程中采集周围的图像信息，比如可以是工业相机、深度相机等。
机器人在当前时刻(可记为t0时刻)，调用图像采集设备，触发其开始拍摄一帧图像数据；同时记录在t0时刻机器人在世界坐标系下的第一位姿信息，可表示为(x0,y0,θ0)。
在实际应用中，第一位姿信息包括机器人在t0时刻的位置信息(x0,y0)和姿态信息θ0，其中，位置信息(x0,y0)可以基于里程计采集得到，或者基于定位算法对机器人定位得到；姿态信息θ0为t0时刻机器人在世界坐标系下的航向角，可以通过读取惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)得到。
步骤S202：通过感知算法检测图像数据的障碍物，判断是否成功检测到障碍物，如果成功检测到障碍物，则执行步骤S203；否则，执行步骤S201。
机器人接收到图像采集设备回传的图像数据后，输入至机器人的感知算法，检测图像数据的障碍物。如果本轮的机器人避障控制方法执行过程中，检测到障碍物，则执行后续步骤S203-步骤S206；如果未检测到障碍物，则回到步骤S201，进行下一轮的机器人避障控制。
步骤S203：通过感知算法计算障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。如果从图像数据中检测到障碍物，则由感知算法继续计算障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。
在一实施例中，在计算第一位置信息时，需要遍历障碍物上的点，计算遍历到的点当前时刻在机器人坐标系下的第一坐标；之后将障碍物上的多个点对应的第一坐标作为障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。由此可知，第一位置信息包括障碍物上的多个点的第一坐标。
将障碍物的其中一个点记作p，则p点当前时刻在机器人坐标系下的第一坐标可以表示为p(x,y)。
步骤S204：在当前时刻之后的下一时刻，获取机器人在世界坐标系下的第二位姿信息。选择当前时刻之后的一个时刻作为下一时刻(可记为t1时刻)，并记录在t1时刻机器人在世界坐标系下的第二位姿信息，可表示为(x1,y1,θ1)。
在实际应用中，第二位姿信息包括机器人在t1时刻的位置信息(x1,y1)和姿态信息θ1，同样地，位置信息(x1,y1)可以基于里程计采集得到，或者基于定位算法对机器人定位得到；姿态信息θ1为t1时刻机器人在世界坐标系下的航向角，可以通过读取IMU单元得到。
步骤S205：根据第一位姿信息、第一位置信息和第二位姿信息，计算障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。本步骤用于将得到的障碍物相对机器人的位置以及机器人自身位移进行偏移，以去除t0时刻至t1时刻期间机器人运动导致的相对位姿的变化。
具体地，首先根据第一位姿信息，对第一位置信息进行坐标变换，得到障碍物在世界坐标系下的第三位置信息；之后根据第二位姿信息，对第三位置信息进行坐标变换，得到障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。
实施例中，在计算第三位置信息时，先根据第一位姿信息，对障碍物上的多个点的第一坐标分别进行坐标变换，得到多个点在世界坐标系下的第二坐标；之后将多个点对应的第二坐标作为障碍物在世界坐标系下的第三位置信息。
在计算第二位置信息时，先根据第二位姿信息，对障碍物上的多个点对应的第二坐标分别进行坐标变换，得到多个点下一时刻在机器人坐标系下的第三坐标；之后将多个点对应的第三坐标作为障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。
以计算p点t1时刻在机器人坐标系下的第三坐标(记为p(x′,y′))为例，假设障碍物在世界坐标系下静止不动，由于p点在世界坐标系下的坐标不变，则可以得到如下公式：
上述公式表示t0时刻p点在世界坐标系下的坐标与t1时刻p点在世界坐标系下的坐标相同。由于该公式中(x0,y0,θ0)、(x1,y1,θ1)、p(x,y)均为已知量，因此可以计算出p点t1时刻在机器人坐标系下的第三坐标p(x′,y′)。
需要说明的是，虽然本实施例假设障碍物静止不动，但是在实际应用中，无需考虑障碍物是运动还是静止，即使障碍物是运动的，本实施例也可以消除机器人运动所带来的滞后问题。按照上述公式对障碍物的每一个点进行转换，即可计算得到新的障碍物坐标，此时即可消除在t0时刻到t1时刻机器人的相对位姿变化。
步骤S206：将第二位置信息输入至机器人控制算法进行避障。在该步骤执行结束后，可以继续执行步骤S201，进行下一轮的机器人避障控制。
图3是根据本发明又一实施例的机器人避障控制方法的主要流程示意图。如图3所示，本发明实施例的机器人避障控制方法，由机器人执行，且该机器人具备里程计和IMU单元，主要包括如下步骤：
步骤S301：在当前时刻调用3D相机采集图像数据，通过里程计和IMU单元获取机器人当前时刻在世界坐标系下的第一位姿信息。机器人在当前时刻调用3D相机，触发其开始拍摄一帧图像数据；同时通过读取里程计和IMU单元在当前时刻的数据，得到在当前时刻机器人在世界坐标系下的第一位姿信息。
步骤S302：通过感知算法检测图像数据的障碍物，判断是否成功检测到障碍物，如果成功检测到障碍物，则执行步骤S303；否则，执行步骤S301。该步骤的具体实现见步骤S202，此处不做赘述。
步骤S303：通过感知算法计算障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。该步骤的具体实现见步骤S203，此处不做赘述。
步骤S304：在计算出第一位置信息之后的下一时刻，通过里程计和IMU单元获取机器人在世界坐标系下的第二位姿信息。本实施例中，下一时刻为计算出第一位置信息之后的一个时刻。
步骤S305：根据第一位姿信息、第一位置信息和第二位姿信息，计算障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。该步骤的具体实现见步骤S205，此处不做赘述。
步骤S306：将第二位置信息输入至机器人控制算法进行避障，之后执行步骤S301。在本轮避障控制完成后，可以进行下一轮的机器人避障控制。
本发明实施例的机器人避障控制方法，将计算出第一位置信息之后的时刻作为下一时刻，进而对障碍物的位置信息进行补偿计算，使得能够消除延时期间(也即感知避障过程由于硬件计算能力、数据传输局限性、以及感知算法耗时对应的全部延时)机器人运动带来的影响，解决了移动机器人在移动过程中使用3D相机进行障碍物感知由于延时检测结果滞后而导致避障不及时、灵敏度下降的问题。
图4是根据本发明实施例的机器人避障控制装置的主要模块的示意图。如图4所示，本发明实施例的机器人避障控制装置400，主要包括：
第一获取模块401，用于在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据，以及获取所述机器人在世界坐标系下的第一位姿信息。机器人在当前时刻调用图像采集设备，触发图像采集设备采集周围的图像数据。同时，记录机器人当前时刻在世界坐标系下的位姿信息，即第一位姿信息。
位置计算模块402，用于检测所述图像数据的障碍物，在检测到所述障碍物的情况下，计算所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。机器人基于采集的图像数据，通过感知算法检测该图像数据中的障碍物。在成功检测到障碍物的情况下，进一步计算障碍物当前时刻相对机器人的位置，该位置也即障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。
第二获取模块403，在所述当前时刻之后的下一时刻，获取所述机器人在世界坐标系下的第二位姿信息。选取滞后于当前时刻的一个时刻作为下一时刻，记录机器人下一时刻在世界坐标系下的位姿信息，即第二位姿信息。
避障控制模块404，用于根据所述第一位姿信息、所述第一位置信息和所述第二位姿信息，计算所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，以使所述机器人按照所述第二位置信息进行避障。
本模块基于障碍物不同时刻在世界坐标系下的坐标不变这一原理，计算障碍物下一时刻机器人的位置，该位置也即障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。后续将该第二位置信息输入机器人控制算法进行避障，消除了当前时刻到下一时刻这一时间段机器人运动所造成的影响，提高了机器人避障的响应速度，提高了避障灵敏度。
另外，本发明实施例的机器人避障控制装置400还可以包括：重复执行模块(图4中未示出)，该模块用于在未检测到所述障碍物的情况下，再次执行所述在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据的步骤。
从以上描述可以看出，基于障碍物在当前时刻相对机器人的位置，当前时刻和滞后的下一时刻的机器人位姿，计算障碍物在下一时刻相对机器人的位置，并按照该位置进行避障，消除了当前时刻到下一时刻这一时间段机器人运动所造成的影响，提高了机器人避障的响应速度，提高了避障灵敏度。
图5示出了可以应用本发明实施例的机器人避障控制方法或机器人避障控制装置的示例性系统架构500。
如图5所示，系统架构500可以包括图像采集设备501，网络502和机器人503。网络502用以在图像采集设备501和机器人503之间提供通信链路的介质。
用户可以使用图像采集设备501通过网络502与机器人503交互，以接收或发送消息等。图像采集设备501可以是具有图像采集功能的各种电子设备，包括但不限于工业相机。
机器人503可以是提供各种服务的终端产品，可以调用图像采集设备501采集图像数据，检测障碍物，计算障碍物的第二位置信息，进行避障等处理。
需要说明的是，本申请实施例所提供的机器人避障控制方法一般由机器人503执行，相应地，机器人避障控制装置一般设置于机器人503中。
应该理解，图5中的图像采集设备、网络和机器人的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的图像采集设备、网络和机器人。
根据本发明的实施例，本发明还提供了一种电子设备和一种计算机可读介质。
本发明的电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例的一种机器人避障控制方法。
本发明的计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本发明实施例的一种机器人避障控制方法。
下面参考图6，其示出了适用于来实现本发明实施例的电子设备的计算机系统600的结构示意图。图6示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，计算机系统600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有计算机系统600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
特别地，根据本发明公开的实施例，上文主要步骤图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行主要步骤图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。
需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括第一获取模块、位置计算模块、第二获取模块和避障控制模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，第一获取模块还可以被描述为“在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据，以及获取所述机器人在世界坐标系下的第一位姿信息的模块”。
作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括：在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据，以及获取所述机器人在世界坐标系下的第一位姿信息；检测所述图像数据的障碍物，在检测到所述障碍物的情况下，计算所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息；在所述当前时刻之后的下一时刻，获取所述机器人在世界坐标系下的第二位姿信息；根据所述第一位姿信息、所述第一位置信息和所述第二位姿信息，计算所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，以使所述机器人按照所述第二位置信息进行避障。
根据本发明实施例的技术方案，基于障碍物在当前时刻相对机器人的位置，当前时刻和滞后的下一时刻的机器人位姿，计算障碍物在下一时刻相对机器人的位置，并按照该位置进行避障，消除了当前时刻到下一时刻这一时间段机器人运动所造成的影响，提高了机器人避障的响应速度，提高了避障灵敏度。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机器人避障控制方法，其特征在于，包括：
在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据，以及获取所述机器人在世界坐标系下的第一位姿信息；
检测所述图像数据的障碍物，在检测到所述障碍物的情况下，计算所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息；
在所述当前时刻之后的下一时刻，获取所述机器人在世界坐标系下的第二位姿信息；
根据所述第一位姿信息、所述第一位置信息和所述第二位姿信息，计算所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，以使所述机器人按照所述第二位置信息进行避障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一位姿信息、所述第一位置信息和所述第二位姿信息，计算所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，包括：
根据所述第一位姿信息，对所述第一位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物在世界坐标系下的第三位置信息；
根据所述第二位姿信息，对所述第三位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一位置信息包括所述障碍物上的多个点的第一坐标；
所述根据所述第一位姿信息，对所述第一位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物在世界坐标系下的第三位置信息，包括：
根据所述第一位姿信息，对所述多个点的第一坐标分别进行坐标变换，得到所述多个点在世界坐标系下的第二坐标；
将所述多个点对应的第二坐标作为所述障碍物在世界坐标系下的第三位置信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述下一时刻为计算出所述第一位置信息之后的时刻；
所述根据所述第二位姿信息，对所述第三位置信息进行坐标变换，得到所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，包括：
根据所述第二位姿信息，对所述多个点对应的第二坐标分别进行坐标变换，得到所述多个点下一时刻在机器人坐标系下的第三坐标；
将所述多个点对应的第三坐标作为所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息，包括：
遍历所述障碍物上的点，计算遍历到的点当前时刻在机器人坐标系下的第一坐标；
将所述障碍物上的多个点对应的第一坐标作为所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一位姿信息和所述第二位姿信息均包括所述机器人在相应时刻的位置信息和姿态信息，其中，
所述位置信息基于里程计采集得到，或者基于定位算法对所述机器人定位得到；所述姿态信息通过读取IMU单元得到。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在未检测到所述障碍物的情况下，再次执行所述在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据的步骤。
8.一种机器人避障控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于在当前时刻利用机器人的图像采集设备采集图像数据，以及获取所述机器人在世界坐标系下的第一位姿信息；
位置计算模块，用于检测所述图像数据的障碍物，在检测到所述障碍物的情况下，计算所述障碍物当前时刻在机器人坐标系下的第一位置信息；
第二获取模块，在所述当前时刻之后的下一时刻，获取所述机器人在世界坐标系下的第二位姿信息；
避障控制模块，用于根据所述第一位姿信息、所述第一位置信息和所述第二位姿信息，计算所述障碍物下一时刻在机器人坐标系下的第二位置信息，以使所述机器人按照所述第二位置信息进行避障。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
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