借助于相交平面探測障礙物的裝置和使用所述裝置的探測方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于探測障礙物的裝置(10)，其預定用于設置在平行于參考平面(12)的可移動載體(11)上。根據本發明專利技術，所述裝置(10)包括：至少兩個發射器(14、16、19、32、34、35)，所述至少兩個發射器(14、16、19、32、34、35)具有能夠在兩個不同的方向上形成兩個虛擬平面(22、23、24、26、28、29)的電磁波束(15、17、20、27、30、31)，所述兩個虛擬平面(22、23、24、26、28、29)可以彼此相交以及與可能的障礙物相交；至少一個圖像傳感器(5、6、7)，所述至少一個圖像傳感器(5、6、7)能夠生成所述虛擬平面(22、23、24、26、28、29)和可能的障礙物的相交部的圖像；圖像分析器件，所述圖像分析器件能夠確定障礙物的存在并且被配置成將所述圖像與參考圖像進行比較。本發明專利技術還涉及使用所述裝置的探測方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種障礙物探測裝置，所述障礙物探測裝置被布置在可移動載體(運載工具)上并且特別地應用于導航領域。本專利技術還涉及一種使用所述裝置的障礙物探測方法。
技術介紹
當諸如機器人的可移動載體四處移動時，需要避免可移動載體和位于可移動載體在其中四處移動的環境中的障礙物之間的任何碰撞，例如以便避免損害可移動載體和/或障礙物。對于任何可移動載體來說并且因此同樣對于能夠移動的機器人來說，非常重要的是將可移動載體及其環境中的元件的安全性考慮在內。載體及其環境中的元件的安全性特別地包括探測環境中的障礙物并且避免與這些障礙物碰撞。存在多種用于避免碰撞的技術。這些技術中的大部分涉及巨大的實施成本并且需要巨大的計算能力以便例如確定機器人在特定參照系中的位置。其他現有技術非常昂貴并且因此不適于在機器人中使用。
技術實現思路
本專利技術意在通過提供一種用于探測位于可移動載體的環境中的障礙物的裝置和一種實施所述裝置的方法來緩解上文中所提到的全部或者一些問題。為此，本專利技術的一個主題是一種障礙物探測裝置，所述障礙物探測裝置預定用于裝配至能夠平行于參考平面地移動的可移動載體，其特征在于，所述障礙物探測裝置包括：·至少兩個發射器，所述至少兩個發射器具有能夠在兩個不同的方向上形成兩個虛擬平面的電磁波束，所述兩個虛擬平面能夠彼此相交以及與潛在障礙物相交，·至少一個圖像傳感器，所述至少一個圖像傳感器能夠生成所述虛擬平面和潛在障礙物的相交部的圖像，·圖像分析器件，所述圖像分析器件能夠確定障礙物的存在并且被配置成將所述圖像與參考圖像進行比較。根據一個實施例，所述載體具有沿著軸線X在第一方向上的偏好行進方向，并且所述裝置還包括被稱為傾斜發射器的第一發射器和被稱為傾斜發射器的第二發射器，所述第一發射器具有在第一傾斜虛擬平面中沿著軸線X在第一方向上延伸并且與參考平面交叉(相割)的第一傾斜波束，所述第二發射器具有在第二傾斜虛擬平面中沿著軸線X在第一方向上延伸并且與參考平面交叉(相割)的第二傾斜波束。所述裝置還包括第一圖像傳感器，所述第一圖像傳感器能夠生成圍繞所述第一和第二傾斜虛擬平面與參考平面的相交部的圖像。根據本專利技術的一個實施例，所述裝置包括第一圖像傳感器和被稱為水平發射器的第一發射器，所述第一發射器具有在基本上平行于參考平面的第一虛擬平面中延伸的第一水平波束，所述第一圖像傳感器能夠生成第一虛擬平面和障礙物的相交部的圖像。根據另一實施例，所述第一虛擬平面形成關于軸線X的角度扇區，并且所述裝置還包括被稱為水平發射器的、具有第二水平波束的第二發射器，所述第二水平波束在第二虛擬平面中沿著第一方向延伸，從而形成關于垂直于軸線X的軸線Y并且基本上平行于參考平面的角度扇區。所述裝置包括第二圖像傳感器，所述第二圖像傳感器能夠生成第二虛擬平面和障礙物的相交部的圖像。所述裝置包括第三圖像傳感器以及被稱為水平發射器的、具有第三水平波束的第三發射器，所述第三水平波束在第三虛擬平面中沿著與第一方向相反的第二方向延伸，從而形成關于軸線Y并且基本上平行于參考平面的角度扇區，所述第三圖像傳感器能夠生成第三虛擬平面和障礙物的相交部的圖像。有利地，由第一水平波束形成的角度扇區以預定角度與由第二和第三水平波束形成的角度扇區間隔開。有利地，所述角度扇區為120°。根據另一實施例，所述裝置還包括定位設施，所述定位設施用于定位被稱為水平平面的虛擬平面并且預定用于將所述被稱為水平平面的虛擬平面按照使其不與參考平面相交的方式定位。所述定位設施可以由控制回路構成，所述控制回路能夠確定被稱為水平平面的虛擬平面相對于參考平面的角度位置并且能夠將新的角度位置傳遞至被稱為水平發射器的、形成被稱為水平平面的虛擬平面的發射器。所述定位設施還可以由被稱為水平平面的虛擬平面和參考平面之間的正角度構成。根據另一實施例，所述裝置還包括被稱為鏟形發射器的發射器，其具有在虛擬平面中延伸的鏟形波束，所述虛擬平面被配置成沿著垂直于軸線X的直線與參考平面相交，并且所述第一圖像傳感器能夠生成所述直線的圖像。有利地，所述波束或者多個波束是激光束。有利地，所述裝置包括控制器件，所述控制器件被配置成根據載體的行進方向選擇性地關停發射器和傳感器。有利地，所述裝置還包括處理電路，所述處理電路被配置成使通過發射器進行的波束發射序列化并且使波束發射與通過傳感器進行的圖像捕捉同步。本專利技術的另一主題是一種使用所述裝置的載體。本專利技術的另一主題是一種使用所述裝置的障礙物探測方法，其特征在于，所述障礙物探測方法包含以下步驟：·發射能夠形成可以與障礙物相交的虛擬平面的波束，·虛擬平面和障礙物的相交部的圖像的圖像捕捉和生成，·圖像分析和障礙物確定。根據本專利技術的方法還可以包含以下步驟：·存儲器存儲由鏟形波束形成的虛擬平面與參考平面的相交部的第一圖像，·存儲器存儲由鏟形波束形成的虛擬平面與障礙物的相交部的第二圖像，·將第一圖像和第二圖像進行比較以便確定障礙物的位置。所述可移動載體例如是機器人。該機器人可以具有輪子以允許其在參考平面上四處移動。本專利技術還適用于依靠腿四處移動的類人機器人。備選地，所述可移動載體可以是經由輪子與參考平面接觸或者依靠氣墊、平行于參考平面地四處移動的任何類型的載體。本專利技術的另一主題是包括根據本專利技術的探測裝置的類人機器人。類人機器人是指展現出與人體的相似性的機器人。這可以就機器人的上部而言或者僅僅就鉸接臂(所述鉸接臂終止于可比作人手的抓持器)而言。在本實施例中，機器人的上部類似于人類軀干的上部。根據本專利技術的探測裝置使得能夠確定機器人的環境中的障礙物。附圖說明通過閱讀借助于示例給出的一個實施例的詳細說明，本專利技術將被更好地理解并且進一步的優點將變得顯而易見，所述說明通過附圖來闡明，其中：-圖1描繪了由兩個波束形成的虛擬平面，-圖2a描繪了根據本專利技術的裝置的平面圖，其顯示了平行于參考平面的波束的虛擬平面，-圖2b描繪了根據本專利技術的裝置的橫截面圖，其顯示了基本上平行于參考平面的波束的虛擬平面，-圖2c描繪了允許相對于參考平面調整虛擬平面的角度位置的控制回路，-圖3描繪了由一個波束形成的虛擬平面和由兩個波束形成的虛擬平面，-圖4a、4b、4c描繪了根據本專利技術的、虛擬平面與障礙物的相交，-圖5描繪了由波束形成的虛擬平面和被圖像捕捉裝置所覆蓋的場區，-圖6描繪了能夠形成虛擬平面的波束的發射器，-圖7描繪了使用了根據本專利技術的障礙物探測裝置的類人機器人，-圖8描繪了類人機器人的包括輪子的底座的一個示例，所述類人機器人使用了根據本專利技術的障礙物探測裝置，-圖9示意性地描繪了處理器，所述處理器執行處理功能和使波束發射與圖像捕捉同步的功能，-圖10示意性地顯示了根據本專利技術的障礙物探測方法的步驟，-圖11a和11b描繪了兩種障礙物探測配置，-圖12示意性地顯示了根據本專利技術的裝置的側視圖，其顯示了水平的、傾斜的和鏟形的虛擬平面，-圖13a、13b、14a和14b描繪了在具有和沒有障礙物的情況下通過虛擬平面與參考平面相交所獲得的圖像。為了清楚起見，相同的元件將在各個附圖中具有相同的附圖標記。具體實施方式在說明書中，使用用于機器人上且更特別地用于在輪子上四處移動的機器人上的示例來描述本專利技術。然而，本專利技術可被應用于任何可移動載體。可移動載體11具有沿著軸線X在第一方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種障礙物探測裝置(10)，其預定用于裝配至能夠平行于參考平面(12)地移動的可移動載體(11)，其特征在于，所述障礙物探測裝置(10)包括：·至少兩個發射器(14、16、19、32、34、35)，所述至少兩個發射器(14、16、19、32、34、35)具有能夠在兩個不同的方向上形成兩個虛擬平面(22、23、24、26、28、29)的電磁波束(15、17、20、27、30、31)，所述兩個虛擬平面(22、23、24、26、28、29)能夠彼此相交以及與潛在障礙物相交，·至少一個圖像傳感器(5、6、7)，所述至少一個圖像傳感器(5、6、7)能夠生成所述虛擬平面(22、23、24、26、28、29)和潛在障礙物的相交部的圖像，·圖像分析器件，所述圖像分析器件能夠確定障礙物的存在并且被配置成將所述圖像與參考圖像進行比較。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.05 FR 14550981.一種障礙物探測裝置(10)，其預定用于裝配至能夠平行于參考平面(12)地移動的可移動載體(11)，其特征在于，所述障礙物探測裝置(10)包括：·至少兩個發射器(14、16、19、32、34、35)，所述至少兩個發射器(14、16、19、32、34、35)具有能夠在兩個不同的方向上形成兩個虛擬平面(22、23、24、26、28、29)的電磁波束(15、17、20、27、30、31)，所述兩個虛擬平面(22、23、24、26、28、29)能夠彼此相交以及與潛在障礙物相交，·至少一個圖像傳感器(5、6、7)，所述至少一個圖像傳感器(5、6、7)能夠生成所述虛擬平面(22、23、24、26、28、29)和潛在障礙物的相交部的圖像，·圖像分析器件，所述圖像分析器件能夠確定障礙物的存在并且被配置成將所述圖像與參考圖像進行比較。2.根據權利要求1所述的裝置(10)，其特征在于，載體(11)具有沿著軸線X在第一方向上的偏好行進方向，并且所述裝置(10)還包括：·被稱為傾斜發射器的第一發射器(34)，所述第一發射器(34)具有在第一傾斜虛擬平面(28)中沿著軸線X在第一方向上延伸并且與所述參考平面(12)交叉的第一傾斜波束(30)，·被稱為傾斜發射器的第二發射器(35)，所述第二發射器(35)具有在第二傾斜虛擬平面(29)中沿著軸線X在第一方向上延伸并且與所述參考平面(12)交叉的第二傾斜波束(31)，·第一圖像傳感器(5)，所述第一圖像傳感器(5)能夠生成圍繞所述第一和第二傾斜虛擬平面(28、29)與所述參考平面(12)的相交部的圖像。3.根據權利要求2所述的裝置(10)，其特征在于，其包括被稱為水平發射器的第一發射器(14)，所述第一發射器(14)具有在基本上平行于所述參考平面(12)的第一虛擬平面(22)中延伸的第一水平波束(15)，并且所述第一圖像傳感器(5)能夠生成所述第一虛擬平面(22)和障礙物的相交部的圖像。4.根據權利要求3所述的裝置(10)，其特征在于，所述第一虛擬平面(22)形成關于軸線X的角度扇區并且所述裝置(10)還包括：·被稱為水平發射器的、具有第二水平波束(17)的第二發射器(16)，所述第二水平波束(17)在第二虛擬平面(23)中沿著第一方向延伸，從而形成關于垂直于軸線X的軸線Y并且基本上平行于所述參考平面(12)的角度扇區，·能夠生成所述第二虛擬平面(23)和障礙物的相交部的圖像的第二圖像傳感器(6)，·被稱為水平發射器的、具有第三水平波束(20)的第三發射器(19)，所述第三水平波束(20)在第三虛擬平面(24)中沿著與第一方向相反的第二方向延伸，從而形成關于軸線Y并且基本上平行于所述參考平面(12)的角度扇區，·能夠生成所述第三虛擬平面(24)和障礙物的相交部的圖像的第三圖像傳感器(7)。5.根據權利要求4所述的裝置(10)，其特征在于，由所述第一水平波束(15)形成的角度扇區(22)以預定角度與由所述第二和第三水平波束(17、20)形成的角度扇區(23、24)間隔開。6.根據權利要求5所述的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：B·邁索尼耶，J·齊格勒，V·克萊爾，N·加西亞，
申請(專利權)人：軟銀機器人歐洲公司，
類型：發明
國別省市：法國;FR