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WO2018006302A1 - 一种平衡车障碍物规避方法和装置 - Google Patents

一种平衡车障碍物规避方法和装置 Download PDF

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WO2018006302A1
WO2018006302A1 PCT/CN2016/088853 CN2016088853W WO2018006302A1 WO 2018006302 A1 WO2018006302 A1 WO 2018006302A1 CN 2016088853 W CN2016088853 W CN 2016088853W WO 2018006302 A1 WO2018006302 A1 WO 2018006302A1
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尚艳燕
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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    • G06T7/20—Analysis of motion
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40—Extraction of image or video features

Definitions

  • the present invention relates to the field of balance vehicle control, and more particularly to a method and apparatus for evading a balance vehicle obstacle.
  • Electric balance car also called balance car, thinking car
  • its operation principle is mainly based on a basic principle called “dynamic stability", using the gyroscope and acceleration sensor inside the car body to detect the posture of the car body. Change, using the servo control system, accurately drive the motor to adjust accordingly to maintain the balance of the system.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a method and device for evading a balance vehicle obstacle to improve the obstacle recognition effect and enhance the safety performance.
  • a method for circumventing a barrier obstacle avoidance includes:
  • the object feature includes trait information, and the balance car plans a bypass route according to the trait information.
  • Object traits mainly refer to the soft and hard data of objects, and some items, such as sponges and haystacks, although High, but the balance car is still possible to cross the past directly. But if you change the item of the same height into a brick, you may have to circumvent it.
  • the object feature includes height information, and the balance car plans a bypass route according to the height information.
  • the object is relatively low, it can be pressed directly.
  • the object is relatively high, it needs to be bypassed.
  • the object feature includes width information, and the balance car plans a bypass route according to the width information.
  • the width of the object determines the length of the line that needs to be bypassed.
  • the obstacle is a brick, the width is very short, and the balance car is easily offset in advance.
  • the obstacle is followed by wood, and the road is blocked. It is necessary to re-find the road or prompt the driver to walk across.
  • the object feature includes trait information, height information, and width information
  • the bypass route is planned according to the width information; or the trait information is flexible, and the height exceeds the second threshold, and the bypass route is planned according to the width information; the second threshold is greater than the first threshold .
  • the balance car is controlled to climb from the top of the obstacle.
  • the object feature includes attribute information; if the attribute information is an animal or a person, the speed is reduced or suspended, and an alarm message is sent; when the obstacle is detected within a preset time, the bypass route is planned. Animals and people are active. Even if they are at rest when they are recognized, they can still be alerted by means of speakers, indicators, etc. On the one hand, this method reduces the amount of calculation of the planned route, and on the other hand, reducing the lane change is beneficial to driving safety.
  • the method for determining the motion state of the obstacle includes:
  • the method for reducing speed or suspending operation when the obstacle is in motion include:
  • the present invention discloses a balance vehicle obstacle avoiding device, comprising:
  • the technical effect of the invention is that the balance car uploads the picture of the obstacle to the cloud for identification, and through the huge data and computing power of the cloud, the recognition accuracy is inevitably raised to a level.
  • the balance car can accurately determine the obstacle feature, the avoidance route can be better planned, thereby improving the accuracy.
  • the invention only recognizes the obstacle in the static state, greatly reduces the calculation amount, and further improves the calculation efficiency and accuracy. Sex.
  • FIG. 1 is a schematic view of an obstacle avoiding method for a balance car of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view of the balance vehicle obstacle avoiding device of the present invention.
  • Mobile smart terminals such as smartphones, tablets, wearables or smart glasses
  • computers AI (artificial intelligence), robots, VR (virtual reality), AR (augmented reality), smart home devices or smart
  • the industrial control device or the like may each perform a predetermined process such as numerical calculation and/or logic calculation by executing a predetermined program or instruction, which may include a processor and a memory, and the processor executes a pre-stored survival instruction in the memory to perform predetermined processing.
  • the process is either performed by a hardware such as an ASIC, an FPGA, or a DSP, or a combination of the two.
  • Computer devices include, but are not limited to, servers, personal computers, notebook computers, tablets, smart phones, and the like.
  • the network device includes, but is not limited to, a single network server, a server group composed of multiple network servers, or a cloud computing-based cloud composed of a large number of computers or network servers, wherein the cloud computing is a kind of distributed computing, A super virtual computer consisting of a group of loosely coupled computers.
  • the computer device can be operated separately to implement the present invention, and can also access the network and implement the present invention by interacting with other computer devices in the network.
  • the network in which the computer device is located includes, but is not limited to, the Internet, a wide area network, a metropolitan area network, a local area network, a VPN network, and the like.
  • the user equipment, the network equipment, the network, and the like are merely examples, and other existing or future possible computer equipment or networks, such as those applicable to the present invention, are also included in the scope of the present invention. It is included here by reference.
  • the method for avoiding obstacles of the balance vehicle disclosed by the present invention includes:
  • the object feature includes trait information, and the balance car plans a bypass route according to the trait information.
  • the object trait mainly refers to the soft and hard data of the object. Some items, such as sponges and haystacks, although relatively high, may cross the past directly. But if you change the item of the same height into a brick, you may have to circumvent it.
  • the object feature includes height information, and the balance car plans a bypass route according to the height information.
  • the object is relatively low, it can be pressed directly.
  • the object is relatively high, it needs to be bypassed.
  • the object feature includes width information, and the balance car plans a bypass route according to the width information.
  • the width of the object determines the length of the line that needs to be bypassed.
  • the obstacle is a brick, the width is very short, and the balance car is easily offset in advance.
  • the obstacle is followed by wood, and the road is blocked. It is necessary to re-find the road or prompt the driver to walk across.
  • the object feature includes trait information, height information, and width information
  • the bypass route is planned according to the width information; or the trait information is flexible, and the height exceeds the second threshold, and the bypass route is planned according to the width information; the second threshold is greater than the first threshold .
  • the balance car is controlled to climb from the top of the obstacle.
  • the object feature includes attribute information; if the attribute information is an animal or a person, the speed is reduced or suspended, and an alarm message is sent; when the obstacle is detected within a preset time, the bypass route is planned. Animals and people are active. Even if they are at rest when they are recognized, they can still be alerted by means of speakers, indicators, etc. On the one hand, this method reduces the amount of calculation of the planned route, and on the other hand, reducing the lane change is beneficial to driving safety.
  • the method for determining the motion state of the obstacle includes:
  • the method for reducing speed or suspending operation when the obstacle is in motion includes:
  • the first threshold to the fourth threshold are based on user requirements or a limited number of trials, and are not exemplified herein.
  • the present invention discloses a balance vehicle obstacle avoiding device, including:
  • Judging device 10 for determining an obstacle motion state
  • the evasing device 20 is configured to photograph a picture of an obstacle when the obstacle is in a stationary state, identify an object feature by networking, and plan a bypass route according to the recognition result; when the obstacle is in a motion state, reduce the speed or suspend the operation.
  • the device can be used to implement the balance car obstacle avoidance method of the present invention.

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Abstract

一种平衡车障碍物规避方法和装置。该平衡车障碍物规避方法包括：判断障碍物运动状态；当障碍物处于静止状态时，拍摄障碍物的图片，联网识别物体特征，根据识别结果规划绕行路线；当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行。

Description

一种平衡车障碍物规避方法和装置 【技术领域】
本发明涉及平衡车控制领域，更具体的说，涉及一种平衡车障碍物规避方法和装置。
【背景技术】
电动平衡车，又叫平衡车、思维车，其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。
现有的电动平衡车一般有两种，一种是车体上具有一个操作杆，使用者站在电动平衡车的脚踏平台上对操作杆进行操作，从而前进、后退及停止，这样的控制也称“手控”。另一种是车体由两部分组成，左部分和右部分之间通过转动机构实现相互转动，从而实现“脚控”。现有的平衡车的车轮的前方遇到障碍物时，无法做到准确识别，存在安全隐患。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高障碍物识别效果，增强安全性能的平衡车障碍物规避方法和装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
根据本发明的一个方面，本发明公开一种平衡车障碍物规避方法，包括：
判断障碍物运动状态；
当障碍物处于静止状态时，拍摄障碍物的图片，联网识别物体特征，根据识别结果规划绕行路线；当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行。
进一步的，所述物体特征包括性状信息，平衡车根据性状信息规划绕行路线。物体性状主要指物体的软硬数据，有些物品，比如海绵、草堆，虽然比较 高，但平衡车还是可能直接跨过去的。但同样高度的物品，如果换成是砖头，可能就得绕行了。
进一步的，所述物体特征包括高度信息，平衡车根据高度信息规划绕行路线。当物体比较低时，直接可以压过去，当物体比较高时，则需要绕行。
进一步的，所述物体特征包括宽度信息，平衡车根据宽度信息规划绕行路线。物体的宽度决定了其需要绕行的线路长短，比如障碍物是砖头，宽度很短，平衡车提前偏移一下就轻松绕过去了，比如障碍物是跟木头，把路给堵住了，可能就需要重新寻找道路或提示驾驶员步行跨越。
进一步的，所述物体特征包括性状信息、高度信息和宽度信息；
当性状信息为刚性，且高度超过第一阈值，根据宽度信息规划绕行路线；或者，性状信息为柔性，且高度超过第二阈值，根据宽度信息规划绕行路线；第二阈值大于第一阈值。
同理，有些物品，比如海绵、草堆，虽然比较高，但平衡车还是可能直接跨过去的。但同样高度的物品，如果换成是砖头，可能就得绕行了。
进一步的，当性状信息为柔性，且高度小于或等于第二阈值时，控制平衡车从障碍物顶部翻越。
进一步的，所述物体特征包括属性信息；如果属性信息为动物或人，降低速度或暂停运行，并发出告警信息；当预设的时间内检测到障碍物无避让，规划绕行路线。动物、人有能动性，即便在识别的时候处于静止状态，仍然可以通过喇叭、指示灯等方式告警，提醒让道。这种方式一方面减少规划路线的运算量，另一方面减少变道有利于行车安全。
进一步的，所述判断障碍物运动状态的方法包括：
在预设的时间间隔拍摄障碍物的图片；
比较任意两张图片中障碍物的位置，如果位置相同，则判断为静止；反之判断为运动。
进一步的，所述当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行的方法包 括：
测量平衡车与障碍物之间的间距；当障碍物仍然位于正常的行车路线且间距小于第三阈值时，降低平衡车运行速度；当障碍物仍然位于正常的行车路线且间距小于第四阈值时，控制平衡车停止运行；当障碍物偏离正常的行车路线时，控制平衡车加速运行，直到越过障碍物后恢复加速前的初始速度；所述第四阈值小于第三阈值。
根据本发明的另一个方面，本发明公开了一种平衡车障碍物规避装置，包括：
用于判断障碍物运动状态的装置；
用于当障碍物处于静止状态时，拍摄障碍物的图片，联网识别物体特征，根据识别结果规划绕行路线；当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行的装置。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：平衡车将障碍物的图片上传到云端进行识别，通过云端庞大的数据和计算能力，识别准确性必然提升一个层次。当平衡车能准确判断障碍物特征时，可以更好地规划规避路线，从而提高准确性，另外，本发明仅识别处于静止状态的障碍物，大幅降低了运算量，进一步提高了运算效率和准确性。
【附图说明】
图1是本发明平衡车障碍物规避方法示意图；
图2是本发明平衡车障碍物规避装置的示意图。
【具体实施方式】
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操 作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
在上下文中所称移动智能终端(如智能手机、平板电脑、穿戴设备或智能眼镜)、计算机、AI(人工智能)、机器人、VR(虚拟现实)、AR(增强现实)、智能家居设备或智能工业控制设备等等均可以通过运行预定程序或指令来执行数值计算和/或逻辑计算等预定处理过程，其可以包括处理器与存储器，由处理器执行在存储器中预存的存续指令来执行预定处理过程，或是由ASIC、FPGA、DSP等硬件执行预定处理过程，或是由上述二者组合来实现。计算机设备包括但不限于服务器、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等。
网络设备包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算(Cloud Computing)的由大量计算机或网络服务器构成的云，其中，云计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机。其中，所述计算机设备可单独运行来实现本发明，也可接入网络并通过与网络中的其他计算机设备的交互操作来实现本发明。其中，所述计算机设备所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、VPN网络等。
需要说明的是，所述用户设备、网络设备和网络等仅为举例，其他现有的或今后可能出现的计算机设备或网络如可适用于本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并以引用方式包含于此。
后面所讨论的方法(其中一些通过流程图示出)可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任意组合来实施。当用软件、固件、中间件或微代码来实施时，用以实施必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器或计算机可读介质(比如存储介质)中。(一个或多个)处理器可以实施必要的任务。
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发 明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
应当理解的是，当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。与此相对，当一个单元被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则不存在中间单元。应当按照类似的方式来解释被用于描述单元之间的关系的其他词语(例如“处于。。。之间”相比于“直接处于。。。之间”，“与。。。邻近”相比于“与。。。直接邻近”等等)。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。
下面结合附图1、2和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
本发明公开的平衡车障碍物规避方法包括：
判断障碍物运动状态；
当障碍物处于静止状态时，拍摄障碍物的图片，联网识别物体特征，根据 识别结果规划绕行路线；
当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行。
可选的，所述物体特征包括性状信息，平衡车根据性状信息规划绕行路线。物体性状主要指物体的软硬数据，有些物品，比如海绵、草堆，虽然比较高，但平衡车还是可能直接跨过去的。但同样高度的物品，如果换成是砖头，可能就得绕行了。
可选的，所述物体特征包括高度信息，平衡车根据高度信息规划绕行路线。当物体比较低时，直接可以压过去，当物体比较高时，则需要绕行。
可选的，所述物体特征包括宽度信息，平衡车根据宽度信息规划绕行路线。物体的宽度决定了其需要绕行的线路长短，比如障碍物是砖头，宽度很短，平衡车提前偏移一下就轻松绕过去了，比如障碍物是跟木头，把路给堵住了，可能就需要重新寻找道路或提示驾驶员步行跨越。
可选的，所述物体特征包括性状信息、高度信息和宽度信息；
当性状信息为刚性，且高度超过第一阈值，根据宽度信息规划绕行路线；或者，性状信息为柔性，且高度超过第二阈值，根据宽度信息规划绕行路线；第二阈值大于第一阈值。
同理，有些物品，比如海绵、草堆，虽然比较高，但平衡车还是可能直接跨过去的。但同样高度的物品，如果换成是砖头，可能就得绕行了。
可选的，当性状信息为柔性，且高度小于或等于第二阈值时，控制平衡车从障碍物顶部翻越。
可选的，所述物体特征包括属性信息；如果属性信息为动物或人，降低速度或暂停运行，并发出告警信息；当预设的时间内检测到障碍物无避让，规划绕行路线。动物、人有能动性，即便在识别的时候处于静止状态，仍然可以通过喇叭、指示灯等方式告警，提醒让道。这种方式一方面减少规划路线的运算量，另一方面减少变道有利于行车安全。
可选的，所述判断障碍物运动状态的方法包括：
在预设的时间间隔拍摄障碍物的图片；
比较任意两张图片中障碍物的位置，如果位置相同，则判断为静止；反之判断为运动。
可选的，所述当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行的方法包括：
测量平衡车与障碍物之间的间距；当障碍物仍然位于正常的行车路线且间距小于第三阈值时，降低平衡车运行速度；当障碍物仍然位于正常的行车路线且间距小于第四阈值时，控制平衡车停止运行；当障碍物偏离正常的行车路线时，控制平衡车加速运行，直到越过障碍物后恢复加速前的初始速度；所述第四阈值小于第三阈值。
测距有多种方式可以实现，如超声波、红外线，都可以实现测距功能。
第一阈值～第四阈值基于用户需求或有限次试验得出，在此不再举例。
作为本发明的另一实施方式，本发明公开了一种平衡车障碍物规避装置，包括：
判断装置10：用于判断障碍物运动状态；
规避装置20：用于当障碍物处于静止状态时，拍摄障碍物的图片，联网识别物体特征，根据识别结果规划绕行路线；当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行。
装置可用于实现本发明所述的平衡车障碍物规避方法。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

  1. 一种平衡车障碍物规避方法，其中，包括：
    判断障碍物运动状态；
    当障碍物处于静止状态时，拍摄障碍物的图片，联网识别物体特征，根据识别结果规划绕行路线；当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行。
  2. 根据权利要求1所述的平衡车障碍物规避方法，其中，所述物体特征包括性状信息，平衡车根据性状信息规划绕行路线。
  3. 根据权利要求1所述的平衡车障碍物规避方法，其中，所述物体特征包括高度信息，平衡车根据高度信息规划绕行路线。
  4. 根据权利要求1所述的平衡车障碍物规避方法，其中，所述物体特征包括宽度信息，平衡车根据宽度信息规划绕行路线。
  5. 根据权利要求1所述的平衡车障碍物规避方法，其中，所述物体特征包括性状信息、高度信息和宽度信息；
    当性状信息为刚性，且高度超过第一阈值，根据宽度信息规划绕行路线；或者，性状信息为柔性，且高度超过第二阈值，根据宽度信息规划绕行路线；第二阈值大于第一阈值。
  6. 根据权利要求5所述的平衡车障碍物规避方法，其中，当性状信息为柔性，且高度小于或等于第二阈值时，控制平衡车从障碍物顶部翻越。
  7. 根据权利要求1所述的平衡车障碍物规避方法，其中，所述物体特征包括属性信息；如果属性信息为动物或人，降低速度或暂停运行，并发出告警信息；当预设的时间内检测到障碍物无避让，规划绕行路线。
  8. 根据权利要求1所述的平衡车障碍物规避方法，其中，所述判断障碍物运动状态的方法包括：
    在预设的时间间隔拍摄障碍物的图片；
    比较任意两张图片中障碍物的位置，如果位置相同，则判断为静止；反之 判断为运动。
  9. 根据权利要求1所述的平衡车障碍物规避方法，其中，所述当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行的方法包括：
    测量平衡车与障碍物之间的间距；当障碍物仍然位于正常的行车路线且间距小于第三阈值时，降低平衡车运行速度；当障碍物仍然位于正常的行车路线且间距小于第四阈值时，控制平衡车停止运行；当障碍物偏离正常的行车路线时，控制平衡车加速运行，直到越过障碍物后恢复加速前的初始速度；所述第四阈值小于第三阈值。
  10. 一种平衡车障碍物规避装置，其中，包括：
    用于判断障碍物运动状态的装置；
    用于当障碍物处于静止状态时，拍摄障碍物的图片，联网识别物体特征，根据识别结果规划绕行路线；当障碍物处于运动状态时，降低速度或暂停运行的装置。
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