利用水平平面探测障碍物的装置以及实施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装备平行于参考平面(12)地移动的移动载体(11)的障碍物探测装置(10)，其特征在于，其包括：·第一“水平”发射器(14)，其具有在基本上平行于参考平面(12)的第一虚拟平面(22)中延伸的第一水平电磁波束(15)，·第一图像传感器(5)，其能够覆盖预定用于与所述第一虚拟平面(22)相交以形成探测表面(71)的场区(36)，·以及图像分析器件，其用于通过对探测表面(71)上图像的存在进行探测来确定障碍物的存在。本发明专利技术还涉及实施所述装置的探测方法。

Device for detecting obstacles using horizontal planes and method for carrying out said device

The invention relates to a method for equipment parallel to the reference plane (12) to move the mobile carrier (11) of the obstacle detection device (10), characterized in that it includes: \the first level\ (14), the transmitter is basically parallel to the reference plane (12) of the first virtual the plane (22) the first level in the extension of the electromagnetic wave (15), and the first image sensor (5), it can cover intended for use with the first virtual plane (22) intersect to form a detection surface (71) of the field (36), as well as image analysis device, used to the detection the surface (71) has image detection to determine the presence of obstacles. The invention also relates to a method of detecting the device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用水平平面探测障碍物的装置以及实施所述装置的探测方法
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出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使用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的障碍物探测装置，其特征在于，所述障碍物探测装置包括：·第一发射器，所述第一发射器被称为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电磁波束的水平发射器，·第一图像传感器，所述第一图像传感器能够覆盖预定用于与所述第一虚拟平面相交以形成探测表面的场区，·图像分析器件，所述图像分析器件能够通过对所述探测表面上的图像的存在进行探测来确定障碍物的存在。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第一发射器和第二发射器，所述第一发射器被称为具有第一倾斜波束的倾斜发射器，所述第一倾斜波束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)，所述第二发射器被称为具有第二倾斜波束的倾斜发射器，所述第二倾斜波束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)。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，所述装置包括第一发射器和第一图像传感器，所述第一发射器被称为具有第一水平电磁波束的水平发射器，所述第一水平电磁波束在基本上平行于参考平面的第一虚拟平面中延伸，所述第一图像传感器能够生成所述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围绕轴线X的角度扇区，并且所述装置还包括第二发射器，所述第二发射器被称为具有第二水平波束的水平发射器，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与障碍物的相交部的图像。所述装置包括第三发射器和第三图像传感器，所述第三发射器被称为具有第三水平波束的水平发射器，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与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，也就是说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送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括以下步骤：·发射能够形成可以与障碍物相交的虚拟平面的波束，·虚拟平面与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。根据一个实施例，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来移动的类人机器人。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来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。这可以是本体的上部或者仅仅是铰接臂(所述铰接臂终止于可比作人手的抓持器)。在本专利技术中，机器人本体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描绘了使用根据本专利技术的障碍物探测装置的类人机器人的、包括轮子的底座的示例，-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和图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，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，使用实施在机器人上且更特别地实施在借助于轮子四处移动的机器人上的示例来描述本专利技术。然而，本专利技术适用于任何可移动载体。可移动载体11具有沿着轴线X在第一方向上的偏好行进方向。图1描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种障碍物探测装置(10)，所述障碍物探测装置(10)预定用于装配至可移动载体(11)，所述可移动载体(11)具有沿着轴线X在第一方向上的、平行于参考平面(12)的偏好行进方向，其特征在于，所述障碍物探测装置(10)包括：·第一发射器(14)，所述第一发射器(14)被称为具有第一水平电磁波束(15)的水平发射器，所述第一水平电磁波束(15)在基本上平行于参考平面(12)的第一虚拟平面(22)中延伸，·第一图像传感器(5)，所述第一图像传感器(5)能够覆盖预定用于与所述第一虚拟平面(22)相交以形成探测表面(71)的场区(36)，·图像分析器件，所述图像分析器件能够通过对所述探测表面(71)上图像的存在进行探测来确定障碍物的存在，所述第一虚拟平面(22)形成围绕轴线X的角度扇区，并且所述装置(10)还包括：·第二发射器(16)，所述第二发射器(16)被称为具有第二水平波束(17)的水平发射器，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并且基本上平行于参考平面(12)的角度扇区，·第二图像传感器(6)，所述第二图像传感器(6)能够生成所述第二虚拟平面(23)与障碍物的相交部的图像，·第三发射器(19)，所述第三发射器(19)被称为具有第三水平波束(20)的水平发射器，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并且基本上平行于参考平面(12)的角度扇区，·第三图像传感器(7)，所述第三图像传感器(7)能够生成所述第三虚拟平面(24)与障碍物的相交部的图像。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 FR 14550991.一种障碍物探测装置(10)，所述障碍物探测装置(10)预定用于装配至可移动载体(11)，所述可移动载体(11)具有沿着轴线X在第一方向上的、平行于参考平面(12)的偏好行进方向，其特征在于，所述障碍物探测装置(10)包括：·第一发射器(14)，所述第一发射器(14)被称为具有第一水平电磁波束(15)的水平发射器，所述第一水平电磁波束(15)在基本上平行于参考平面(12)的第一虚拟平面(22)中延伸，·第一图像传感器(5)，所述第一图像传感器(5)能够覆盖预定用于与所述第一虚拟平面(22)相交以形成探测表面(71)的场区(36)，·图像分析器件，所述图像分析器件能够通过对所述探测表面(71)上图像的存在进行探测来确定障碍物的存在，所述第一虚拟平面(22)形成围绕轴线X的角度扇区，并且所述装置(10)还包括：·第二发射器(16)，所述第二发射器(16)被称为具有第二水平波束(17)的水平发射器，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并且基本上平行于参考平面(12)的角度扇区，·第二图像传感器(6)，所述第二图像传感器(6)能够生成所述第二虚拟平面(23)与障碍物的相交部的图像，·第三发射器(19)，所述第三发射器(19)被称为具有第三水平波束(20)的水平发射器，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并且基本上平行于参考平面(12)的角度扇区，·第三图像传感器(7)，所述第三图像传感器(7)能够生成所述第三虚拟平面(24)与障碍物的相交部的图像。2.根据权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，所述载体(11)还包括：·第一发射器(34)，所述第一发射器(34)被称为具有第一倾斜波束(30)的倾斜发射器，所述第一倾斜波束(30)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参考平面(12)交叉，·第二发射器(35)，所述第二发射器(35)被称为具有第二倾斜波束(31)的倾斜发射器，所述第二倾斜波束(31)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参考平面(12)交叉，并且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)与参考平面(12)的相交部的图像。3.根据前述权利要求之一所述的装置(10)，其特征在于，由所述第一水平波束(15)形成的所述角度扇区(22)以预定角度与由所述第二和第三水平波束(17、20)形成的所述角度扇区(23、24)间隔开。4.根据权利要求3所述的装置(10)，其特征在于，所述角度扇区为120°。5.根据权利要求1至4之一所述的装置(10)，其特征在于，其还包括定位设施，所述定位设施用于定位被称为水平平面的虚拟平面(22)，也就是说预定用...

【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