本發(fā)明涉及自動(dòng)避障跟隨技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于紅外線的自動(dòng)避障跟隨方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，智能化產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)在人們的工作和娛樂(lè)中（如工業(yè)智能機(jī)器人、智能玩具等），自主移動(dòng)導(dǎo)航已經(jīng)被廣泛智能機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向, 而實(shí)時(shí)避障算法是自主移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,特別是未知?jiǎng)討B(tài)環(huán)境下的機(jī)器人避障算法更是自主移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)能夠得到成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

一般的避障尋路算法僅僅根據(jù)當(dāng)前的障礙數(shù)據(jù)和控制器方向數(shù)據(jù)作為判斷下一次動(dòng)作的依據(jù)，這樣處理邏輯簡(jiǎn)單，當(dāng)前邏輯與上一時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)沒(méi)有任何依賴關(guān)系，但是遇到復(fù)雜地形，周圍障礙物較多的情況下，有可能陷入死胡同不停打轉(zhuǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種帶有記憶性的、靈活的、防止原地打轉(zhuǎn)的基于紅外線的自動(dòng)避障跟隨方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于紅外線的自動(dòng)避障跟隨方法，其包括：

跟隨步驟：跟隨裝置接收來(lái)自被跟隨裝置實(shí)時(shí)發(fā)射的紅外控制信號(hào)，根據(jù)接收到的紅外控制信號(hào)的方向確定被跟隨裝置的方向并保存，跟隨裝置沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)；

避障步驟：跟隨裝置向四周實(shí)時(shí)發(fā)射紅外測(cè)障信號(hào) ，根據(jù)反射回來(lái)的紅外測(cè)障信號(hào)確定各個(gè)方向的障礙信息并保存預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的障礙信息，跟隨裝置根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的障礙信息作為依據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，以避開(kāi)障礙，然后繼續(xù)沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)。

進(jìn)一步，所述避障步驟還包括：跟隨裝置在原地連續(xù)轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)彎會(huì)不停的增大轉(zhuǎn)彎擺角直至脫離障礙。

進(jìn)一步，所述避障步驟還包括：當(dāng)跟隨裝置的轉(zhuǎn)彎頻率高于預(yù)設(shè)值時(shí)，在一定的預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)優(yōu)先避開(kāi)障礙物，無(wú)視紅外控制信號(hào)；當(dāng)超出預(yù)設(shè)時(shí)間之后跟隨裝置繼續(xù)沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)。

進(jìn)一步，所述跟隨裝置通過(guò)設(shè)置于4個(gè)方向的紅外接收頭，接收各個(gè)方向的紅外信號(hào)。

進(jìn)一步，所述紅外控制信號(hào)與紅外測(cè)障信號(hào)為不同的編碼，根據(jù)紅外編碼判斷出控制器方向和各方向當(dāng)前的障礙。

進(jìn)一步，跟隨裝置向四周實(shí)時(shí)發(fā)射紅外測(cè)障信號(hào)可檢測(cè)出跟隨裝置與障礙和被跟隨裝置之間的距離與方向，跟隨裝置根據(jù)距離與方向，規(guī)劃出避障移動(dòng)路線與移動(dòng)速度。

另外本發(fā)明還提供了一種基于紅外線的自動(dòng)避障跟隨系統(tǒng)，其用于實(shí)施上述的基于紅外線的自動(dòng)避障跟隨方法，其包括：跟隨裝置和被跟隨裝置，

所述跟隨裝置包括：

第一紅外接收模塊，用于接收來(lái)自被跟隨裝置實(shí)時(shí)發(fā)出的紅外控制信號(hào)；

跟隨單元，用于根據(jù)接收到的紅外控制信號(hào)的方向確定被跟隨裝置的方向并保存，跟隨裝置沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)；

紅外發(fā)射模塊，用于向四周實(shí)時(shí)發(fā)射紅外測(cè)障信號(hào)；

第二紅外接收單元，用于接收跟隨裝置向四周實(shí)時(shí)發(fā)射的紅外測(cè)障信號(hào)；

避障單元，用于根據(jù)反射回來(lái)的紅外測(cè)障信號(hào)確定各個(gè)方向的障礙信息并保存預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的障礙信息，跟隨裝置根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的障礙信息作為依據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，以避開(kāi)障礙，然后繼續(xù)沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)；

所述被跟隨裝置包括：

紅外發(fā)送模塊，用于向跟隨裝置實(shí)時(shí)發(fā)送紅外控制信號(hào)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)發(fā)射和接收紅外線信號(hào)，確定并保存預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的跟隨方向和相關(guān)障礙信息，通過(guò)這2組數(shù)據(jù)確定跟隨避障路線，使得路線確定不再單獨(dú)以當(dāng)前的邏輯關(guān)系確定，而是通過(guò)過(guò)去和現(xiàn)在2種狀態(tài)綜合判斷，使得跟隨裝置不容易陷入夾角障礙，避免遇到復(fù)雜地形時(shí)，陷入死胡同不停打轉(zhuǎn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明一具體實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

如圖1所示，一種基于紅外線的自動(dòng)避障跟隨方法，其包括：

跟隨步驟：跟隨裝置接收來(lái)自被跟隨裝置實(shí)時(shí)發(fā)射的紅外控制信號(hào)，根據(jù)接收到的紅外控制信號(hào)的方向確定被跟隨裝置的方向并保存，跟隨裝置沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)；

避障步驟：跟隨裝置向四周實(shí)時(shí)發(fā)射紅外測(cè)障信號(hào) ，根據(jù)反射回來(lái)的紅外測(cè)障信號(hào)確定各個(gè)方向的障礙信息并保存，跟隨裝置根據(jù)障礙信息進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，以避開(kāi)障礙，然后繼續(xù)沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)。

跟隨裝置四個(gè)朝向上各安放一個(gè)紅外接收頭，紅外接收頭周圍有屏蔽遮罩來(lái)限制可接收光線范圍，根據(jù)4個(gè)接收頭可以收到不同方向上的紅外編碼。跟隨裝置和被跟隨裝置上各安放若干個(gè)紅外發(fā)射管，以支持向空間各方向發(fā)送紅外編碼信號(hào)，跟隨裝置發(fā)射的是測(cè)障礙信號(hào)，被跟隨裝置發(fā)射的控制信號(hào)，不同的信號(hào)有不同的紅外編碼，由此可以根據(jù)紅外編碼判斷出控制器方向和各方向當(dāng)前的障礙。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述避障步驟還包括：跟隨裝置在原地連續(xù)轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)彎會(huì)不停的增大轉(zhuǎn)彎擺角直至脫離障礙。跟隨裝置在遇到障礙的時(shí)候，會(huì)預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的跟隨方向和相關(guān)障礙信息做轉(zhuǎn)彎處理，因?yàn)檗D(zhuǎn)彎的時(shí)候還有可能會(huì)遇到新的障礙（夾角障礙），此時(shí)系統(tǒng)有可能會(huì)原地來(lái)回轉(zhuǎn)彎擺動(dòng)（例如左轉(zhuǎn)的避障，結(jié)果左邊又遇到新障礙，則又會(huì)右轉(zhuǎn)），在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)有轉(zhuǎn)彎時(shí)間值，連續(xù)轉(zhuǎn)彎會(huì)不停的增大轉(zhuǎn)彎時(shí)間值，以免來(lái)回?cái)[動(dòng)角度不變。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述避障步驟還包括：當(dāng)跟隨裝置的轉(zhuǎn)彎頻率高于預(yù)設(shè)值時(shí)，在一定的預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)優(yōu)先避開(kāi)障礙物，無(wú)視紅外控制信號(hào)；當(dāng)超出預(yù)設(shè)時(shí)間之后跟隨裝置繼續(xù)沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)。跟隨裝置在連續(xù)轉(zhuǎn)彎下會(huì)計(jì)算轉(zhuǎn)彎頻率，轉(zhuǎn)彎頻率超過(guò)一定閾值的時(shí)候，表明此時(shí)陷入了障礙當(dāng)中，在一定的預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)優(yōu)先避開(kāi)障礙物，無(wú)視紅外控制信號(hào)；當(dāng)超出預(yù)設(shè)時(shí)間之后跟隨裝置繼續(xù)沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)，逃離障礙。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述跟隨裝置通過(guò)設(shè)置于4個(gè)方向的紅外接收頭，接收各個(gè)方向的紅外信號(hào)，4個(gè)接收頭分別處理紅外信號(hào)，然后將收到的信號(hào)拿去更新數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)模型主要有2個(gè)，一個(gè)是存儲(chǔ)被跟隨裝置方向的數(shù)據(jù)模型，還有一個(gè)是存儲(chǔ)各方向障礙情況的數(shù)據(jù)模型，通過(guò)4個(gè)方向這樣的設(shè)置，可辨別出接收到的紅外線信號(hào)的方向。所述紅外控制信號(hào)與紅外測(cè)障信號(hào)為不同的編碼，根據(jù)紅外編碼判斷出控制器方向和各方向當(dāng)前的障礙。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，跟隨裝置向四周實(shí)時(shí)發(fā)射紅外測(cè)障信號(hào)可檢測(cè)出跟隨裝置與障礙和被跟隨裝置之間的距離與方向，跟隨裝置根據(jù)距離與方向，規(guī)劃出避障移動(dòng)路線與移動(dòng)速度。避免被跟隨裝置與跟隨裝置和障礙的距離處于一個(gè)相對(duì)合理的范圍內(nèi)，以防止跟隨裝置與被跟隨裝置和障礙的距離過(guò)近，導(dǎo)致相撞。

另外本發(fā)明還提供了一種基于紅外線的自動(dòng)避障跟隨系統(tǒng)，其用于實(shí)施上述的基于紅外線的自動(dòng)避障跟隨方法，其包括：跟隨裝置和被跟隨裝置，

所述跟隨裝置包括：

第一紅外接收模塊，用于接收來(lái)自被跟隨裝置實(shí)時(shí)發(fā)出的紅外控制信號(hào)；

跟隨單元，用于根據(jù)接收到的紅外控制信號(hào)的方向確定被跟隨裝置的方向并保存，跟隨裝置沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)；

紅外發(fā)射模塊，用于向四周實(shí)時(shí)發(fā)射紅外測(cè)障信號(hào)；

第二紅外接收單元，用于接收跟隨裝置向四周實(shí)時(shí)發(fā)射的紅外測(cè)障信號(hào)；

避障單元，用于根據(jù)反射回來(lái)的紅外測(cè)障信號(hào)確定各個(gè)方向的障礙信息并保存，跟隨裝置根據(jù)障礙信息進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，以避開(kāi)障礙，然后繼續(xù)沿著被跟隨裝置的方向移動(dòng)；

所述被跟隨裝置包括：

紅外發(fā)送模塊，用于向跟隨裝置實(shí)時(shí)發(fā)送紅外控制信號(hào)。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。