借助于相交平面探测障碍物的装置和使用所述装置的探测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于探测障碍物的装置(10)，其预定用于设置在平行于参考平面(12)的可移动载体(11)上。根据本发明专利技术，所述装置(10)包括：至少两个发射器(14、16、19、32、34、35)，所述至少两个发射器(14、16、19、32、34、35)具有能够在两个不同的方向上形成两个虚拟平面(22、23、24、26、28、29)的电磁波束(15、17、20、27、30、31)，所述两个虚拟平面(22、23、24、26、28、29)可以彼此相交以及与可能的障碍物相交；至少一个图像传感器(5、6、7)，所述至少一个图像传感器(5、6、7)能够生成所述虚拟平面(22、23、24、26、28、29)和可能的障碍物的相交部的图像；图像分析器件，所述图像分析器件能够确定障碍物的存在并且被配置成将所述图像与参考图像进行比较。本发明专利技术还涉及使用所述装置的探测方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种障碍物探测装置，所述障碍物探测装置被布置在可移动载体(运载工具)上并且特别地应用于导航领域。本专利技术还涉及一种使用所述装置的障碍物探测方法。
技术介绍
当诸如机器人的可移动载体四处移动时，需要避免可移动载体和位于可移动载体在其中四处移动的环境中的障碍物之间的任何碰撞，例如以便避免损害可移动载体和/或障碍物。对于任何可移动载体来说并且因此同样对于能够移动的机器人来说，非常重要的是将可移动载体及其环境中的元件的安全性考虑在内。载体及其环境中的元件的安全性特别地包括探测环境中的障碍物并且避免与这些障碍物碰撞。存在多种用于避免碰撞的技术。这些技术中的大部分涉及巨大的实施成本并且需要巨大的计算能力以便例如确定机器人在特定参照系中的位置。其他现有技术非常昂贵并且因此不适于在机器人中使用。
技术实现思路
本专利技术意在通过提供一种用于探测位于可移动载体的环境中的障碍物的装置和一种实施所述装置的方法来缓解上文中所提到的全部或者一些问题。为此，本专利技术的一个主题是一种障碍物探测装置，所述障碍物探测装置预定用于装配至能够平行于参考平面地移动的可移动载体，其特征在于，所述障碍物探测装置包括：·至少两个发射器，所述至少两个发射器具有能够在两个不同的方向上形成两个虚拟平面的电磁波束，所述两个虚拟平面能够彼此相交以及与潜在障碍物相交，·至少一个图像传感器，所述至少一个图像传感器能够生成所述虚拟平面和潜在障碍物的相交部的图像，·图像分析器件，所述图像分析器件能够确定障碍物的存在并且被配置成将所述图像与参考图像进行比较。根据一个实施例，所述载体具有沿着轴线X在第一方向上的偏好行进方向，并且所述装置还包括被称为倾斜发射器的第一发射器和被称为倾斜发射器的第二发射器，所述第一发射器具有在第一倾斜虚拟平面中沿着轴线X在第一方向上延伸并且与参考平面交叉(相割)的第一倾斜波束，所述第二发射器具有在第二倾斜虚拟平面中沿着轴线X在第一方向上延伸并且与参考平面交叉(相割)的第二倾斜波束。所述装置还包括第一图像传感器，所述第一图像传感器能够生成围绕所述第一和第二倾斜虚拟平面与参考平面的相交部的图像。根据本专利技术的一个实施例，所述装置包括第一图像传感器和被称为水平发射器的第一发射器，所述第一发射器具有在基本上平行于参考平面的第一虚拟平面中延伸的第一水平波束，所述第一图像传感器能够生成第一虚拟平面和障碍物的相交部的图像。根据另一实施例，所述第一虚拟平面形成关于轴线X的角度扇区，并且所述装置还包括被称为水平发射器的、具有第二水平波束的第二发射器，所述第二水平波束在第二虚拟平面中沿着第一方向延伸，从而形成关于垂直于轴线X的轴线Y并且基本上平行于参考平面的角度扇区。所述装置包括第二图像传感器，所述第二图像传感器能够生成第二虚拟平面和障碍物的相交部的图像。所述装置包括第三图像传感器以及被称为水平发射器的、具有第三水平波束的第三发射器，所述第三水平波束在第三虚拟平面中沿着与第一方向相反的第二方向延伸，从而形成关于轴线Y并且基本上平行于参考平面的角度扇区，所述第三图像传感器能够生成第三虚拟平面和障碍物的相交部的图像。有利地，由第一水平波束形成的角度扇区以预定角度与由第二和第三水平波束形成的角度扇区间隔开。有利地，所述角度扇区为120°。根据另一实施例，所述装置还包括定位设施，所述定位设施用于定位被称为水平平面的虚拟平面并且预定用于将所述被称为水平平面的虚拟平面按照使其不与参考平面相交的方式定位。所述定位设施可以由控制回路构成，所述控制回路能够确定被称为水平平面的虚拟平面相对于参考平面的角度位置并且能够将新的角度位置传递至被称为水平发射器的、形成被称为水平平面的虚拟平面的发射器。所述定位设施还可以由被称为水平平面的虚拟平面和参考平面之间的正角度构成。根据另一实施例，所述装置还包括被称为铲形发射器的发射器，其具有在虚拟平面中延伸的铲形波束，所述虚拟平面被配置成沿着垂直于轴线X的直线与参考平面相交，并且所述第一图像传感器能够生成所述直线的图像。有利地，所述波束或者多个波束是激光束。有利地，所述装置包括控制器件，所述控制器件被配置成根据载体的行进方向选择性地关停发射器和传感器。有利地，所述装置还包括处理电路，所述处理电路被配置成使通过发射器进行的波束发射序列化并且使波束发射与通过传感器进行的图像捕捉同步。本专利技术的另一主题是一种使用所述装置的载体。本专利技术的另一主题是一种使用所述装置的障碍物探测方法，其特征在于，所述障碍物探测方法包含以下步骤：·发射能够形成可以与障碍物相交的虚拟平面的波束，·虚拟平面和障碍物的相交部的图像的图像捕捉和生成，·图像分析和障碍物确定。根据本专利技术的方法还可以包含以下步骤：·存储器存储由铲形波束形成的虚拟平面与参考平面的相交部的第一图像，·存储器存储由铲形波束形成的虚拟平面与障碍物的相交部的第二图像，·将第一图像和第二图像进行比较以便确定障碍物的位置。所述可移动载体例如是机器人。该机器人可以具有轮子以允许其在参考平面上四处移动。本专利技术还适用于依靠腿四处移动的类人机器人。备选地，所述可移动载体可以是经由轮子与参考平面接触或者依靠气垫、平行于参考平面地四处移动的任何类型的载体。本专利技术的另一主题是包括根据本专利技术的探测装置的类人机器人。类人机器人是指展现出与人体的相似性的机器人。这可以就机器人的上部而言或者仅仅就铰接臂(所述铰接臂终止于可比作人手的抓持器)而言。在本实施例中，机器人的上部类似于人类躯干的上部。根据本专利技术的探测装置使得能够确定机器人的环境中的障碍物。附图说明通过阅读借助于示例给出的一个实施例的详细说明，本专利技术将被更好地理解并且进一步的优点将变得显而易见，所述说明通过附图来阐明，其中：-图1描绘了由两个波束形成的虚拟平面，-图2a描绘了根据本专利技术的装置的平面图，其显示了平行于参考平面的波束的虚拟平面，-图2b描绘了根据本专利技术的装置的横截面图，其显示了基本上平行于参考平面的波束的虚拟平面，-图2c描绘了允许相对于参考平面调整虚拟平面的角度位置的控制回路，-图3描绘了由一个波束形成的虚拟平面和由两个波束形成的虚拟平面，-图4a、4b、4c描绘了根据本专利技术的、虚拟平面与障碍物的相交，-图5描绘了由波束形成的虚拟平面和被图像捕捉装置所覆盖的场区，-图6描绘了能够形成虚拟平面的波束的发射器，-图7描绘了使用了根据本专利技术的障碍物探测装置的类人机器人，-图8描绘了类人机器人的包括轮子的底座的一个示例，所述类人机器人使用了根据本专利技术的障碍物探测装置，-图9示意性地描绘了处理器，所述处理器执行处理功能和使波束发射与图像捕捉同步的功能，-图10示意性地显示了根据本专利技术的障碍物探测方法的步骤，-图11a和11b描绘了两种障碍物探测配置，-图12示意性地显示了根据本专利技术的装置的侧视图，其显示了水平的、倾斜的和铲形的虚拟平面，-图13a、13b、14a和14b描绘了在具有和没有障碍物的情况下通过虚拟平面与参考平面相交所获得的图像。为了清楚起见，相同的元件将在各个附图中具有相同的附图标记。具体实施方式在说明书中，使用用于机器人上且更特别地用于在轮子上四处移动的机器人上的示例来描述本专利技术。然而，本专利技术可被应用于任何可移动载体。可移动载体11具有沿着轴线X在第一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种障碍物探测装置(10)，其预定用于装配至能够平行于参考平面(12)地移动的可移动载体(11)，其特征在于，所述障碍物探测装置(10)包括：·至少两个发射器(14、16、19、32、34、35)，所述至少两个发射器(14、16、19、32、34、35)具有能够在两个不同的方向上形成两个虚拟平面(22、23、24、26、28、29)的电磁波束(15、17、20、27、30、31)，所述两个虚拟平面(22、23、24、26、28、29)能够彼此相交以及与潜在障碍物相交，·至少一个图像传感器(5、6、7)，所述至少一个图像传感器(5、6、7)能够生成所述虚拟平面(22、23、24、26、28、29)和潜在障碍物的相交部的图像，·图像分析器件，所述图像分析器件能够确定障碍物的存在并且被配置成将所述图像与参考图像进行比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 FR 14550981.一种障碍物探测装置(10)，其预定用于装配至能够平行于参考平面(12)地移动的可移动载体(11)，其特征在于，所述障碍物探测装置(10)包括：·至少两个发射器(14、16、19、32、34、35)，所述至少两个发射器(14、16、19、32、34、35)具有能够在两个不同的方向上形成两个虚拟平面(22、23、24、26、28、29)的电磁波束(15、17、20、27、30、31)，所述两个虚拟平面(22、23、24、26、28、29)能够彼此相交以及与潜在障碍物相交，·至少一个图像传感器(5、6、7)，所述至少一个图像传感器(5、6、7)能够生成所述虚拟平面(22、23、24、26、28、29)和潜在障碍物的相交部的图像，·图像分析器件，所述图像分析器件能够确定障碍物的存在并且被配置成将所述图像与参考图像进行比较。2.根据权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，载体(11)具有沿着轴线X在第一方向上的偏好行进方向，并且所述装置(10)还包括：·被称为倾斜发射器的第一发射器(34)，所述第一发射器(34)具有在第一倾斜虚拟平面(28)中沿着轴线X在第一方向上延伸并且与所述参考平面(12)交叉的第一倾斜波束(30)，·被称为倾斜发射器的第二发射器(35)，所述第二发射器(35)具有在第二倾斜虚拟平面(29)中沿着轴线X在第一方向上延伸并且与所述参考平面(12)交叉的第二倾斜波束(31)，·第一图像传感器(5)，所述第一图像传感器(5)能够生成围绕所述第一和第二倾斜虚拟平面(28、29)与所述参考平面(12)的相交部的图像。3.根据权利要求2所述的装置(10)，其特征在于，其包括被称为水平发射器的第一发射器(14)，所述第一发射器(14)具有在基本上平行于所述参考平面(12)的第一虚拟平面(22)中延伸的第一水平波束(15)，并且所述第一图像传感器(5)能够生成所述第一虚拟平面(22)和障碍物的相交部的图像。4.根据权利要求3所述的装置(10)，其特征在于，所述第一虚拟平面(22)形成关于轴线X的角度扇区并且所述装置(10)还包括：·被称为水平发射器的、具有第二水平波束(17)的第二发射器(16)，所述第二水平波束(17)在第二虚拟平面(23)中沿着第一方向延伸，从而形成关于垂直于轴线X的轴线Y并且基本上平行于所述参考平面(12)的角度扇区，·能够生成所述第二虚拟平面(23)和障碍物的相交部的图像的第二图像传感器(6)，·被称为水平发射器的、具有第三水平波束(20)的第三发射器(19)，所述第三水平波束(20)在第三虚拟平面(24)中沿着与第一方向相反的第二方向延伸，从而形成关于轴线Y并且基本上平行于所述参考平面(12)的角度扇区，·能够生成所述第三虚拟平面(24)和障碍物的相交部的图像的第三图像传感器(7)。5.根据权利要求4所述的装置(10)，其特征在于，由所述第一水平波束(15)形成的角度扇区(22)以预定角度与由所述第二和第三水平波束(17、20)形成的角度扇区(23、24)间隔开。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·迈索尼耶，J·齐格勒，V·克莱尔，N·加西亚，
申请(专利权)人：软银机器人欧洲公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR