(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210850874.0 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 内蒙古科技大学 地址 014010 内蒙古自治区包头市昆都仑 区阿尔丁大街7号内蒙古 科技大学 (72)发明人 马鑫　杨统勋　苏袆航　王友龙　 阮秋生　 (74)专利代理 机构 北京挺立专利事务所(普通 合伙) 11265 专利代理师 郭磊 (51)Int.Cl. A61H 3/06(2006.01) B25J 9/16(2006.01) G01C 21/20(2006.01) G01S 17/93(2020.01)G06V 20/58(2022.01) G08B 3/10(2006.01) G08B 21/24(2006.01) G10L 15/22(2006.01) G10L 15/26(2006.01) (54)发明名称 一种导盲 避障方法及导盲 装置 (57)摘要 本发明公开了一种导盲避障方法及导盲装 置， 涉及导盲技术领域， 本发明中通过激光雷达 扫描仪获取行进路线前方遇到的障碍物与机器 人之间的距离信息， 以及障碍物在机器人前方的 方位角信息； 通过控制单元中的避障程序分不同 情况分别提出避障指令， 能够对一定范围内的固 定障碍物和移动障碍物进行判别并进行躲避。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115227558 A 2022.10.25 CN 115227558 A 1.一种导盲 避障方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 获取行进路线前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息， 以及障碍物在机器人 前方的方位角信息； S2、 判断第一半径范围内是否存在固定障碍物， 以及第二半径范围内是否存在朝向机 器人方向靠近的移动障碍物； 所述第二半径范围比第一半径范围大； 之后根据如下情况分别进行处 理： （1） 如果第一半径范围内不存在固定障碍物， 且第二半径范围内不存在朝向机器人方 向靠近的移动障碍物， 则继续按指令行 走； （2） 遇到固定障碍物的处 理方法如下： （2.1） 如果第一半径范围内检测出现固定障碍物； 首先， 计算前方遇到的障碍物与机器 人之间的距离信息， 以及障碍物在机器人 前方的方位角信息； （2.2） 如果 固定障碍物当前位置方位角在第一方位角范围内， 则机器人平移运动， 直到 机器人前方第三方位角范围内检测没有障碍物为止， 之后继续按指令行 走； （3） 遇到移动障碍物的处 理方法如下： 如果检测到第 二半径范围内进入朝向机器人方向靠近的移动障碍物， 且移动障碍物移 动进入第三半径范围内时， 计算移动障碍物与机器人之间的距离信息及方位角； 第三半径 范围小于第二半径范围； 之后机器人平移运动进行躲避， 直到机器人前方第四方位角范围 内检测没有障碍物为止， 之后继续按指令行 走。 2.一种导盲装置， 其特 征在于， 应用权利要求1所述的导盲 避障方法， 包括： 方位获取单元， 用于获取行进路线前方遇到的障碍物与机器人之间的距离信息， 以及 障碍物在机器人 前方的方位角信息； 控制单元， 用于接收方位获取单元实时采集的距离信息和方位角信息， 并根据存储的 避障程序控制机器人做出避障动作； 所述避障程序包括第 一判断模块； 第 一判断模块用于判断方位获取单元检测到的第 一 半径范围内是否存在固定障碍物， 以及第二半径范围内是否存在朝向机器人方向靠近的移 动障碍物； 所述 述第二半径范围比第一半径范围大； 之后根据如下情况 执行相应指令或程序： （1） 如果第一半径范围内不存在固定障碍物， 且第二半径范围内不存在朝向机器人方 向靠近的移动障碍物， 则继续按指令行 走； （2） 遇到固定障碍物的处 理方法如下： （2.1） 如果第一半径范围内检测出现固定障碍物； 首先， 通过控制单元中设置的第一计 算模块计算前方遇到的障碍物与机器人之 间的距离信息， 以及障碍物在机器人前方的方位 角信息； （2.2） 将获得的固定障碍物与机器人之间的距离信息及障碍物当前位置的方位角信息 送控制单 元中设置的第一躲避模块进行如下处 理： （2.2.1） 如果 固定障碍物当前位置方位角在第一方位角范围内， 则机器人平移运动， 直 到机器人前方第三方位角范围内检测没有障碍物为止， 之后继续按指令行 走； （3） 遇到移动障碍物的处 理方法如下： 如果检测到第 二半径范围内进入朝向机器人方向靠近的移动障碍物， 且移动障碍物移权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115227558 A 2动进入第三半径范围内时； 通过控制单元中设置的第二计算模块计算移动障碍物与机器人 之间的距离信息及方位角； 将获得的移动障碍物与机器人之间的距离信息及障碍物当前位 置的方位角 信息送控制单元中设置的第二躲避模块进行如下处理： 机器人平移运动， 直到 机器人前方第四方位角范围内检测没有障碍物为止， 之后继续按指令行 走。 3.根据权利要求2所述的导盲装置， 其特征在于， 所述方位获取单元为激光雷达扫描 仪。 4.根据权利要求3所述的导盲装置， 其特征在于， 第一判断模块判别方法如下： 激光雷 达扫描仪以1ms为帧率刷新障碍物相对于机器人之间的距离L， 则障碍物相对于机器人的运 动速度为 相 对= L/0.001， 式中 为 方向的单位向量， 再用机器人的移动速度 减去 障碍物相对于机器人的相对速度 ， 得到障碍物的绝对速度 。 当 ， 判断障碍 物为固定障碍物； ， 判断障碍物为移动障碍物。 5.根据权利 要求3所述的导盲装置， 其特征在于， 步骤 （2.1） 中第一计算模块和步骤 （3） 第二计算模块的处理过程如下： 第一计算模块对激光雷达扫描仪获取的每一帧距离数据进 行如下处理： 首先， 将激光扫描点分割成若干区块； 接着， 提取激光雷达扫描 数据中的特征； 然后， 进行角点检测以及直线拟合， 从而获得障碍物轮廓； 接着， 取距离信息最小点作为障 碍物点， 这一点距离信息就是固定障碍物与机器人之间的距离信息； 这一点所在偏移角度 就是障碍物当前位置的方位角。 6.根据权利要求2 ‑5任一所述的导盲装置， 其特征在于， 导盲装置还包括语音输出单 元， 机器人将动作信息通过语音输出 单元传递给使用者。 7.根据权利要求6所述的导盲装置， 其特征在于， 还包括障碍物识别单元， 障碍物识别 单元包括图像获取单元， 用于对行进路线前方路况进行图像采集， 并发送给控制单元进行 处理； 障碍物识别单元的工作流程如下： 通过图像获取单元拍摄障碍物照片； 接着， 通过 Tensorflow架构的Tiny ‑Yolo算法识别出障碍物的名称； 再上传至语音平台取回声音文件； 最后通过语音输出 单元输出。 8.根据权利要求6所述的导盲装置， 其特征在于， 还包括人机交互单元， 人机交互单元 包括麦克风阵列和扬声器， 以及 控制单元中存储的语音识别程序和聊天程序； 其中， 麦克风 阵列用于接 收语音信息， 控制单元通过语音识别程序识别语音信息， 通过聊天程序进行交 互聊天。 9.根据权利要求8所述的导盲装置， 其特征在于， 人机交互单元还包括语音控制单元， 语音控制单元 的工作流程如下： 通过麦克风阵列录入语音指令， 之后将录入的语音指令上 传至语音平台转换为文字并取回， 将取回的文字与控制单元中存储的指令集循环对比进 行 匹配， 匹配成功获得 执行指令， 输出 执行指令控制机器人动作。 10.根据权利要求6所述的导盲装置， 其特征在于， 导盲装置还包括室外导航单元， 其工 作流程如下： （1） 从电子地图的API处获取电子地图； （2） 利用蒙特卡洛算法包和GP S对自身双重 定位； （3） 通过麦克风阵列获取目标位置的语音指令， 机器人接收到指令后停止移动， 选择最 优路径之后向目标位置移动。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115227558 A 3