CN116149307A - 自行走设备及其避障方法 - Google Patents

Abstract

一种自行走设备及其避障方法，所述自行走设备包括：设备主体；第一光探测装置，设置在所述设备主体的侧壁上，配置为探测第一区域内的障碍物；以及第二光探测装置，设置在所述设备主体的侧壁上，且与所述第一光探测装置相邻，配置为探测第二区域内的障碍物，所述第二区域位于所述第一区域与所述设备主体之间。

Description

自行走设备及其避障方法

技术领域

本公开涉及自行走设备领域，尤其涉及一种自行走设备及其避障方法。

背景技术

随着人工智能技术的发展，出现了各种各样的智能化的自行走设备，比如扫地机器人、拖地机器人、吸尘器、除草机等。这些清洁机器人在工作过程中能够自动识别周围的障碍物，并对障碍物执行避障操作，这些清洁机器人不仅解放了劳动力、节约了人力成本，而且提升了清洁效率。

发明内容

本公开一些实施例提供一种自行走设备，所述自行走设备包括：

设备主体；

第一光探测装置，设置在所述设备主体的侧壁上，配置为探测第一区域内的障碍物；以及

第二光探测装置，设置在所述设备主体的侧壁上，且与所述第一光探测装置相邻，配置为探测第二区域内的障碍物，所述第二区域位于所述第一区域与所述设备主体之间。

在一些实施例中，所述第一光探测装置包括：

第一光发射器，配置为发射第一光束，所述第一光发射器在垂直于所述自行走设备行走表面的第一方向上具有第一出光角度，所述第一光束照射到所述第一区域内的障碍物上产生第一反馈光；以及

光接收器，与所述第一光发射器相邻设置，配置为接收所述第一反馈光，光接收器在垂直于所述自行走设备行走表面的第一方向上具有第一收光角度，所述第一收光角度大于所述第一出光角度。

在一些实施例中，所述第二光探测装置包括：

第二光发射器，配置为发射第二光束，所述第二光束照射到第二区域的障碍物上产生第二反馈光，

所述光接收器还配置为接收所述第二反馈光。

在一些实施例中，所述自行收设备，还包括处理器，与所述第一光探测装置和第二光探测装置电连接，所述处理器配置为控制所述第一光发射器和第二光发射器分别发射所述第一光束和所述第二光束，所述处理器还配置为基于所述光接收器接收到的所述第一反馈光和/或第二反馈光，确定所述自行走设备的避障策略。

在一些实施例中，所述处理器配置为控制所述第一光发射器和第二光发射器分别发射所述第一光束和所述第二光束包括：

所述处理器配置为产生第一光发射信号和第二光发射信号，并将所述第一光发射信号和所述第二光发射信号分别发送至所述第一光发射器和第二光发射器，所述第一光发射器基于所述第一光发射信号发射所述第一光束，所述第二光发射器基于所述第二光发射信号发射所述第二光束。

在一些实施例中，所述处理器还配置为基于所述光接收器接收到的所述第一反馈光和/或第二反馈光，确定所述自行走设备的避障策略：

所述处理器配置为基于所述第一反馈光确定第一区域内的障碍物与所述设备主体之间的第一距离，和/或基于所述第二反馈光确定第二区域内的障碍物与所述设备主体之间的第二距离，并基于所述第一距离和/或第二距离确定所述自行走设备的避障策略。

在一些实施例中，所述第一光发射信号和第二光发射信号均为脉冲信号，所述第一光束和第二光束均为脉冲光束。

在一些实施例中，所述第一光发射信号的脉冲周期与所述第二光发射信号的脉冲周期相同，所述第一光发射信号的脉冲与所述第二光发射信号的脉冲间隔设置。

在一些实施例中，所述第二光发射信号的脉冲周期是所述第一光发射信号的脉冲周期M倍，M为大于等于2的正整数，所述第二光发射信号的脉冲与所述第一光发射信号的脉冲在时间上至少部分重叠。

在一些实施例中，所述第一光束为面型光，所述第二光束为线型光。

在一些实施例中，所述第一光束的波长与所述第二光束的波长相同或不同。

在一些实施例中，所述第一光束的光强与所述第二光束的光强相同或不同。

在一些实施例中，所述第二光探测装置在垂直于所述自行走设备行走表面的第一方向上相较于所述第一光探测装置更加远离所述自行走设备的底部。

本公开一些实施例提供一种自行走设备的避障方法，包括：

控制第一光探测装置探测第一区域内的障碍物；

控制第二光探测装置探测第二区域内的障碍物，其中所述第二区域位于所述第一区域与所述设备主体之间；以及

基于所述第一光探测装置和第二光探测装置的探测结果确定所述自行走设备的避障策略。

相对于相关技术，本公开至少具有以下技术效果：

通过第一光探测装置和第二光探测装置配合分别探测第一区域和第二区域内的障碍物，其中第二区域相较于第一区域更加靠近自行走设备的设备主体，保障避障效果；

通过第一光探测装置的光接收器接收第一光探测装置的第一光发射器发射的第一光束对应的第一反馈光以及第二光探测装置的第二光发射器发射的第二光束对应的第二反馈光，仅采用一个光接收器，降低了生产成本；

第一光发射器基于所述第一光发射信号发射所述第一光束，所述第二光发射器基于所述第二光发射信号发射所述第二光束，通过第一光发射信号和第二光发射信号的设计使得自行走设备可以实现SLAM(simultaneous localization and mapping)建图的同时具有良好避障功能。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的应用场景示意图；

图2为本公开实施例提供的自行走设备的结构立体图；

图3为本公开实施例提供的自行走设备的仰视图；

图4为本公开实施例提供的自行走设备的探测示意图；

图5为本公开实施例提供的自行走设备的探测示意图；

图6为本公开实施例提供的自行走设备的探测示意图；

图7为本公开实施例提供的自行走设备的第一光发射信号、第二光发射信号及光接收信号的波形图；

图8为本公开实施例提供的自行走设备的第一光发射信号、第二光发射信号及光接收信号的波形图。

图9为本公开实施例提供的自行走设备的避障方法的流程图；以及

图10为本公开实施例提供的自行走设备的电子结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

本公开提供一种自行走设备，其特征在于，所述自行走设备包括：设备主体；第一光探测装置，设置在所述设备主体的侧壁上，配置为探测第一区域内的障碍物；以及第二光探测装置，设置在所述设备主体的侧壁上，且与所述第一光探测装置相邻，配置为探测第二区域内的障碍物，所述第二区域位于所述第一区域与所述设备主体之间。通过第一光探测装置和第二光探测装置配合分别探测第一区域和第二区域内的障碍物，其中第二区域相较于第一区域更加靠近自行走设备的设备主体，实现SLAM(simultaneous localization andmapping)建图功能的同时保障良好避障功能。

以下根据具体实施例来描述本公开。

本公开实施例提供一种可能的应用场景，该应用场景包括自行走设备100，例如扫地机器人、拖地机器人、吸尘器、除草机等等。在某些实施例中。在本实施例中，图1为本公开实施例提供的应用场景示意图，如图1所示，以家用式扫地机器人为例进行说明，在扫地机器人工作过程中，实时的通过扫地机器人前端的探测装置130、例如图像探测装置、光线探测装置等获取前方的视场图像，并根据对视场图像的分析执行避障、SLAM建图或其他操作，例如识别到障碍物200等，根据存储数据库的搜索对比，判断障碍物的类别，并根据不同类别执行不同的方案。在本实施例中，扫地机器人可以设置有触敏显示器或者通过移动终端控制，以接收用户输入的操作指令。扫地机器人可以设置各种传感器，例如缓冲器、悬崖传感器、超声传感器、红外传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等传感装置，扫地机器人还可以设置有WIFI模块、Bluetooth模块等无线通讯模块，以与智能终端或服务器连接，并通过无线通讯模块接收智能终端或服务器传输的操作指令。

图2为本公开实施例提供的自行走设备的结构立体图，如图2所示，自行走设备100可通过相对于由设备主体110界定的如下三个相互垂直轴的移动的各种组合在地面上行进：前后轴X、横向轴Y及中心垂直轴Z。沿着前后轴X的前向驱动方向标示为“前向”，且沿着前后轴X的向后驱动方向标示为“后向”。横向轴Y的方向实质上是沿着由驱动轮模块141的中心点界定的轴心在自行走设备100的右轮与左轮之间延伸的方向。

自行走设备100可以绕Y轴转动。当自行走设备100的前向部分向上倾斜，后向部分向下倾斜时为“上仰”，且当自行走设备100的前向部分向下倾斜，后向部分向上倾斜时为“下俯”。另外，自行走设备100可以绕Z轴转动。在自行走设备100的前向方向上，当自行走设备100向X轴的右侧倾斜为“右转”，当自行走设备100向X轴的左侧倾斜为“左转”。

图3为本公开实施例提供的自行走设备的仰视图，如图1-3所示，自行走设备100包含设备主体110、感知系统120、控制系统、驱动系统140、清洁系统、能源系统和人机交互系统。

设备主体110包括前向部分111和后向部分112，具有近似圆形形状(前后都为圆形)，也可具有其他形状，包括但不限于前方后圆的近似D形形状及前方后方的矩形或正方形形状。

如图1-3所示，感知系统120包括位于设备主体110上的位置确定装置121、设置于设备主体110的前向部分111的缓冲器122上的碰撞传感器、近距离传感器，设置于设备主体下部的悬崖传感器，以及设置于设备主体内部的磁力计、加速度计、陀螺仪(Gyro)、里程计(ODO，全称odograph)等传感装置，用于向控制系统提供机器的各种位置信息和运动状态信息。位置确定装置121包括但不限于摄像头或激光测距装置(LDS，全称Laser DistanceSensor)。

如图1-3所示，设备主体110的前向部分111可承载缓冲器122，在清洁过程中驱动轮模块141推进自行走设备在地面行走时，缓冲器122经由设置在其上的传感器系统，例如红外传感器等探测装置，检测自行走设备100的行驶路径中的一或多个事件，自行走设备100可通过由缓冲器122检测到的事件，例如障碍物、墙壁，而控制驱动轮模块141使自行走设备100来对所述事件做出响应，例如远离障碍物。

控制系统设置在设备主体110内的电路主板上，包括与非暂时性存储器，例如硬盘、快闪存储器、随机存取存储器，通信的计算处理器，例如中央处理单元、应用处理器，应用处理器根据激光测距装置反馈的障碍物信息利用定位算法，例如即时定位与地图构建(SLAM，全称Simultaneous Localization And Mapping)，绘制自行走设备所在环境中的即时地图。并且结合自行走设备100上所设置传感器、悬崖传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪和/或里程计等传感装置反馈的距离信息、速度信息综合判断扫地机当前处于何种工作状态、位于何位置，以及扫地机当前位姿等，如过门槛，上地毯，位于悬崖处，上方或者下方被卡住，尘盒满，被拿起等等，还会针对不同情况给出具体的下一步动作策略，使得自行走设备的工作更加符合主人的要求，有更好的用户体验。

如图1-3所示，驱动系统140可基于具有距离和角度信息(例如x、y及θ分量)的驱动命令而操纵自行走设备100跨越地面行驶。驱动系统140包含驱动轮模块141，驱动轮模块141可以同时控制左轮和右轮，为了更为精确地控制机器的运动，优选驱动轮模块141分别包括左驱动轮模块和右驱动轮模块。左、右驱动轮模块沿着由设备主体110界定的横向轴相对设置。为了自行走设备能够在地面上更为稳定地运动或者更强的运动能力，自行走设备可以包括一个或者多个从动轮142，从动轮包括但不限于万向轮。驱动轮模块包括行走轮和驱动马达以及控制驱动马达的控制电路，驱动轮模块还可以连接至测量驱动电流的电路和里程计。驱动轮模块141可以可拆卸地连接到设备主体110上，方便拆装和维修。驱动轮可具有偏置下落式悬挂系统，以可移动方式紧固，例如以可旋转方式附接，到设备主体110，且接收向下及远离设备主体110偏置的弹簧偏置。弹簧偏置允许驱动轮以一定的着地力维持与地面的接触及牵引，同时自行走设备100的清洁元件也以一定的压力接触地面10。

清洁系统150可为干式清洁系统和/或湿式清洁系统。作为干式清洁系统，主要的清洁功能源于滚刷、尘盒、风机、出风口以及四者之间的连接部件所构成的清扫系统151。与地面具有一定干涉的滚刷将地面上的垃圾扫起并卷带到滚刷与尘盒之间的吸尘口前方，然后被风机产生并经过尘盒的有吸力的气体吸入尘盒。干式清洁系统还可包含具有旋转轴的边刷152，旋转轴相对于地面成一定角度，以用于将碎屑移动到清洁系统的滚刷区域中。

能源系统包括充电电池，例如镍氢电池和锂电池。充电电池可以连接有充电控制电路、电池组充电温度检测电路和电池欠压监测电路，充电控制电路、电池组充电温度检测电路、电池欠压监测电路再与单片机控制电路相连。主机通过设置在机身侧方或者下方的充电电极与充电桩连接进行充电。如果裸露的充电电极上沾附有灰尘，会在充电过程中由于电荷的累积效应，导致电极周边的塑料机体融化变形，甚至导致电极本身发生变形，无法继续正常充电。

人机交互系统包括主机面板上的按键，按键供用户进行功能选择；还可以包括显示屏和/或指示灯和/或喇叭，显示屏、指示灯和喇叭向用户展示当前机器所处状态或者功能选择项；还可以包括手机客户端程序。对于路径导航型自行走设备，在手机客户端可以向用户展示设备所在环境的地图，以及机器所处位置，可以向用户提供更为丰富和人性化的功能项。

图4为本公开实施例提供的自行走设备的探测示意图。如图1-4所示，自行走设备100，包括：设备主体110、第一光探测装置131和第二光探测装置132。设备主体110基本上呈扁平的圆柱形，可以包括自行走设备的底盘、底架、上盖、缓冲器和/或装饰盖等。自行走设备100中的其他组件，例如尘盒、电机等可以设置在设备主体110内部。第一光探测装置131设置在所述设备主体110的侧壁上，配置为探测第一区域AR1内的障碍物。由于设备主体110包含的结构较多，因此，第一光探测装置131设置在设备主体110的侧壁上可能包含了多种可能的结构，其可能位于设备主体110包含的结构中的任何一个上，例如，在一个实施例中，第一光探测装置131可能设置在缓冲器的侧壁上，在又一个实施例中，第一光探测器131可能设置在底架的侧壁上，并且通过缓冲器上的开口暴露于自行走设备的外侧，使得第一光探测器131可以探测第一区域AR1内的障碍物，在其他的实施例中，第一光探测器131也可以设置于设备主体110所包含的任何一个结构上，本公开对此不做限定。第二光探测装置132设置在所述设备主体的侧壁上，且与所述第一光探测装置131相邻，配置为探测第二区域AR2内的障碍物，所述第二区域AR2位于所述第一区域AR1与所述设备主体110之间。第二光探测装置132与设备主体110之间的位置关系可以参照第一光探测装置131与设备主体110之间的位置进行设置。需要说明的是，图4中所示出的第一区域AR1为第一光探测装置在地面上的可探测区域，第二区域AR2为第二光探测装置在地面上的可探测区域。尽管图中仅仅示出了地面上第一区域AR1和第二区域AR2与设备主体之间的相对位置关系，然而，可以理解的是，在不高于自行走设备上第一光探测装置131的任意一个与地面平行的平面上，第二光探测装置在该平面上的探测区域均位于第一光探测装置在该平面上的探测区域和设备主体之间。通过第一光探测装置131和第二光探测装置132配合分别探测第一区域AR1和第二区域内AR2的障碍物，使得自行走设备可以实现SLAM(simultaneous localization andmapping)建图的同时具有良好避障功能。

在一些实施例中，如图1-4所示，所述第一光探测装置131包括第一光发射器1311和光接收器1312。第一光发射器1311配置为发射第一光束，例如为面型光，所述第一光发射器1311在第一方向，例如为竖直方向上具有第一出光角度α1，所述第一光束照射到所述第一区域AR1内的障碍物上产生第一反馈光。光接收器1312与所述第一光发射器1311相邻设置，例如为在水平方向上相邻设置，配置为接收所述第一反馈光，光接收器1312在第一方向，例如为竖直方向上具有第一收光角度β1，所述第一收光角度β1大于所述第一出光角度α1。第一出光角度α1例如为10°-30°，第一收光角度β1例如为70°-90°，以保证第一光发射器1311发射的第一光束相对应第一反馈光基本上均能够被光接收器1312接收到。

在其他实施方式中，光接收器1312与所述第一光发射器1311也可以在竖直方向上相邻设置。尽管示出的光接收器1312和所述第一光发射器1311各自为独立元件，可以理解的是，在其他实施方式中，二者也可以集成在一个元件中。

第一光探测装置131通过发射面光束以及接收所述面光束的反馈光束来实现障碍物的探测以及SLAM建图。具体地，例如，第一光探测装置131可以通过TOF(Time Of Flight，飞行时间法)测量自行走设备工作空间内的物体与自行走设备之间的距离，对空间内物体进行定位，并且基于面型光束的反馈光来获取探测区域的地貌特征，例如包括障碍物体的形貌特征，基于地貌特征实现地图的构建及完善。为了实现较好的SLAM建图功能，第一光探测装置131需要对相对较远的物体，例如为6m左右远处的物体进行探测成像，这要求第一光探测装置131的第一光发射器1311的第一出光角度α1不宜过大，通常为10°-30°。

由于第一光探测装置131的第一光发射器1311的第一出光角度α1相对较小，如图4所示，第一光探测装置131的第一光发射器1311的发射的面型光束的靠近地面的边界与地面GND相交于P点，第一光发射器1311的发射的面型光束仅可以探测到第一区域AR1内的障碍物，存在较大的探测盲区。对于P点和设备本体之间的障碍物(即第二区域AR2内的障碍物)可能无法探测。

本公开由此设计了第二光探测装置132，在一些实施例中，如图1-4所示，所述第二光探测装置132在第一方向，例如为竖直方向上相较于所述第一光探测装置131更加远离所述自行走设备的底部。第二光探测装置132包括第二光发射器1321，配置为发射第二光束，例如为线型光束，所述第二光束照射到第二区域AR2的障碍物上产生第二反馈光，用于探测第二区域AR内的障碍物，来弥补第一光探测装置131存在的探测盲区。

在其他实施方式中，所述第二光探测装置132在第一方向，例如为竖直方向上相较于所述第一光探测装置131更加靠近所述自行走设备的底部。

在一些实施例中，所述光接收器1312还被配置为接收所述第二反馈光，来实现第二区域AR2的障碍物的探测。本公开中，采用一个光接收器1312即完成了第一光束和第二光束的接收，降低了制造成本。本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，第二光探测装置132还可以包括单独的光接收器，用于接收第二反馈光。

图5为本公开实施例提供的自行走设备的探测示意图，示出了第一光探测装置131的水平探测角度。如图5所示，第一光探测装置131的第一光发射器1311的水平出光角度例如为110°-120°，第一光探测装置131的光接收器1312的水平出光角度例如为120°-130°，保证第一光探测装置131在水平方向上具有较宽的探测视角。

图6为本公开实施例提供的自行走设备的探测示意图，示出了第二光探测装置132的水平探测角度。如图6所示，第二光探测装置132的第二光发射器1321的水平出光角度例如为115°-125°,保证第二光探测装置132在水平方向上具有较宽的探测视角。

在一些实施例中，参见图1-6，所述自行收设备100还包括处理器160，控制系统的一部分，处理器160与所述第一光探测装置131和第二光探测装置132电连接，所述处理器160配置为控制所述第一光发射器1311和第二光发射器1321分别发射所述第一光束和所述第二光束，所述处理器160还配置为基于所述光接收器1312接收到的所述第一反馈光和/或第二反馈光，执行SLAM建图并确定所述自行走设备100的避障策略。

具体地，所述处理器配置为产生第一光发射信号S1和第二光发射信号S2，并将所述第一光发射信号S1和所述第二光发射信号S2分别发送至所述第一光发射器1311和第二光发射器1321，所述第一光发射器1311基于所述第一光发射信号S1发射所述第一光束，所述第二光发射器1321基于所述第二光发射信号S2发射所述第二光束。

所述处理器可以基于所述第一反馈光确定第一区域AR1内的障碍物与所述设备主体之间的第一距离，基于所述第二反馈光确定第二区域AR2内的障碍物与所述设备主体之间的第二距离，并基于所述第一距离和/或第二距离综合确定所述自行走设备100的避障策略，实现SLAM建图功能的同时保障良好避障功能。

在一些实施例中，第一光发射信号S1和第二光发射信号S2均为脉冲信号，所述第一光束和第二光束均为脉冲光束。

图7为本公开实施例提供的自行走设备的第一光发射信号、第二光发射信号及光接收信号的波形图。如图7所示，第一光发射信号S1为脉冲信号，例如为矩形波，脉冲宽度例如为10μs-2000μs，占空比例如为1:1.25-1:1.75。第二光发射信号S2为脉冲信号，例如为矩形波，脉冲宽度例如为10μs-2000μs，占空比例如为1:1.25-1:1.75。如图7所示，在一些实施例中，第一光发射信号S1的脉冲周期与第二光发射信号S2的脉冲周期相同，所述第一光发射信号S1的脉冲与所述第二光发射信号S的脉冲间隔设置。此时光接收信号R亦为脉冲信号，脉冲周期为第一光发射信号S1与第二光发射信号S2的脉冲周期的一半。由于光反射器发射的光束遇到障碍物反射的反馈光返回光接收器的用时极短，发射光束的脉冲信号基本上与接收的对应的反馈光的脉冲信号在时间上基本重叠。

所述第一光发射信号S1的脉冲与所述第二光发射信号S2的脉冲间隔设置，光接收信号可以根据第一光发射信号S1的脉冲确定第一光束对应的第一反馈光的光接收信号的脉冲，根据第二光发射信号S1的脉冲确定第二光束对应的第二反馈光的光接收信号的脉冲。如图7所示，例如在光接收信号R中，奇数脉冲为第二反馈光的光接收信号的脉冲，偶数脉冲为第一反馈光的光接收信号的脉冲。通过分时复用的方式，处理器可以根据第一反馈光的光接收信号的脉冲获得SLAM数据并确定第一区域AR1是否存在障碍物以及计算障碍物与自行走设备之间的距离，根据第二反馈光的光接收信号的脉冲确定第二区域AR2是否存在障碍物并计算障碍物与自行走设备之间的距离，由此，仅需设置一个光接收器，即可实现SLAM以及避障功能，并且基于第二光发射装置的信号，还扩大了障碍物探测范围，提升避障的精确度，提高了自行走设备的智能性。基于上述结果，处理器确定自行走设备的避障策略，达到良好的避障效果。

在一些实施例中，所述第一光束的波长与所述第二光束的波长相同或不同，例如第一光束和第二光束均为红外光，具有相同的波长。在该种情况下，处理器可以根据上述的分时复用原理，确定第一反馈光的光接收信号的脉冲和第二反馈光的光接收信号的脉冲。

图8为本公开实施例提供的自行走设备的第一光发射信号、第二光发射信号及光接收信号的波形图。如图8所示，第一光发射信号S1为脉冲信号，例如为矩形波，脉冲宽度例如为10μs-2000μs，占空比例如为1:1.25-1:1.75。第二光发射信号S2为脉冲信号，例如为矩形波，脉冲宽度例如为10μs-2000μs，占空比例如为1:1.25-1:3.5。如图8所示，在一些实施例中，所述第二光发射信号S2的脉冲周期是所述第一光发射信号S1的脉冲周期的M倍，M为大于等于2的正整数，所述第二光发射信号S2的脉冲与所述第一光发射信号S1的脉冲在时间上至少部分重叠，例如，第二光发射信号S2的脉冲周期是所述第一光发射信号S1的脉冲周期的2倍，第二光发射信号S2的脉冲与第一光发射信号S1的奇数脉冲重叠。此时光接收信号R亦为脉冲信号，其脉冲周期与第一光发射信号S1的脉冲周期相同，例如为第二光发射信号S2的脉冲周期的一半。由于光反射器发射的光束遇到障碍物反射的反馈光返回光接收器的用时极短，发射光束的脉冲信号基本上与接收的对应的反馈光的脉冲信号在时间上基本重叠。

如图8所示，第二光发射信号S2的脉冲与第一光发射信号S1的奇数脉冲重叠，在该种情况下，第二反馈光的光接收信号的脉冲亦与第一反馈光的奇数脉冲重叠。为了使得光接收器可以分辨出第二反馈光的光接收信号的脉冲和第一反馈光的光接收信号的脉冲，可以将第一光束和第二光束设置为不同的波长，或者将第一光束和第二光束设置为不同的光强。例如将第二光束的光强设置为第一光束光强的5-10倍。

处理器可以根据第一反馈光的光接收信号的脉冲获得SLAM数据并确定第一区域AR1是否存在障碍物以及计算障碍物与自行走设备之间的距离，根据第二反馈光的光接收信号的脉冲确定第二区域AR2是否存在障碍物并计算障碍物与自行走设备之间的距离。基于上述结果，处理器确定自行走设备的避障策略，达到良好的避障效果。

在上述实施例中，如图8所示，由于第一光发射信号S1的脉冲周期较小，与光接收信号R的脉冲周期一致，在单位时间内，光接收器能够获得更多的第第一光发射信号的反馈光，因此可以实现更加精密的SLAM建图。

本公开一些实施例还提供一种如前述实施例中的自行走设备的避障方法，如图9所示，所述避障方法包括以下步骤：

S110：控制第一光探测装置探测第一区域内的障碍物；

S130：控制第二光探测装置探测第二区域内的障碍物，其中所述第二区域位于所述第一区域与所述设备主体之间；

S150：基于所述第一光探测装置和所述第二光探测装置的探测结果确定所述自行走设备的避障策略。

具体地，在步骤S110和S130可以同时执行，所述处理器产生第一光发射信号S1和第二光发射信号S2，并将所述第一光发射信号S1和所述第二光发射信号S2分别发送至所述第一光发射器1311和第二光发射器1321，所述第一光发射器1311基于所述第一光发射信号S1发射所述第一光束，所述第二光发射器1321基于所述第二光发射信号S260发射所述第二光束，所述处理器基于所述第一反馈光确定第一区域AR1内的障碍物与所述设备主体之间的第一距离，基于所述第二反馈光确定第二区域AR2内的障碍物与所述设备主体之间的第二距离，并基于所述第一距离和/或第二距离综合确定所述自行走设备100的避障策略，例如规划自行走设备100的避障路径，自行走设备100进而可以根据规划好的避障路径执行避障操作，实现SLAM建图功能的同时保障良好避障功能。

本公开实施例还提供一种非瞬时性计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器调用和执行时实现如上任一所述的方法步骤。

本公开实施例还提供一种电子装置，例如为自行走设备的电子结构，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序指令，所述处理器执行所述计算机程序指令时，实现前述任一实施例的方法步骤。

如图10所示，电子装置可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)1001，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1002中的程序或者从存储装置1008加载到随机访问存储器(RAM)1003中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1003中，还存储有电子装置1000操作所需的各种程序和数据。处理装置1001、ROM 1002以及RAM 1003通过总线1004彼此相连。输入/输出(I/O)接口1005也连接至总线1004。

通常，以下装置可以连接至I/O接口1005：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置1006；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置1007；包括例如硬盘等的存储装置1008；以及通信装置1009。通信装置1009可以允许电子装置与其他装置进行无线或有线通信以交换数据。虽然图10示出了具有各种装置的电子装置，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为自行走设备软件程序。例如，本公开的实施例包括一种软件程序产品，其包括承载在可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置1009从网络上被下载和安装，或者从存储装置1008被安装，或者从ROM 1002被安装。在该计算机程序被处理装置1001执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述自行走设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该自行走设备中。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种自行走设备，其特征在于，所述自行走设备包括：

设备主体；

第一光探测装置，设置在所述设备主体的侧壁上，配置为探测第一区域内的障碍物；以及

第二光探测装置，设置在所述设备主体的侧壁上，且与所述第一光探测装置相邻，配置为探测第二区域内的障碍物，所述第二区域位于所述第一区域与所述设备主体之间。

2.根据权利要求1所述的自行走设备，其中，所述第一光探测装置包括：

第一光发射器，配置为发射第一光束，所述第一光发射器在垂直于所述自行走设备行走表面的第一方向上具有第一出光角度，所述第一光束照射到所述第一区域内的障碍物上产生第一反馈光；以及

光接收器，与所述第一光发射器相邻设置，配置为接收所述第一反馈光，光接收器在垂直于所述自行走设备行走表面的第一方向上具有第一收光角度，所述第一收光角度大于所述第一出光角度。

3.根据权利要求2所述的自行走设备，其中，所述第二光探测装置包括：

第二光发射器，配置为发射第二光束，所述第二光束照射到第二区域的障碍物上产生第二反馈光，

所述光接收器还配置为接收所述第二反馈光。

4.根据权利要求3所述的自行走设备，其中，所述自行收设备，还包括处理器，与所述第一光探测装置和第二光探测装置电连接，所述处理器配置为控制所述第一光发射器和第二光发射器分别发射所述第一光束和所述第二光束，所述处理器还配置为基于所述光接收器接收到的所述第一反馈光和/或第二反馈光，确定所述自行走设备的避障策略。

5.根据权利要求4所述的自行走设备，其中，所述处理器配置为控制所述第一光发射器和第二光发射器分别发射所述第一光束和所述第二光束包括：

所述处理器配置为产生第一光发射信号和第二光发射信号，并将所述第一光发射信号和所述第二光发射信号分别发送至所述第一光发射器和第二光发射器，所述第一光发射器基于所述第一光发射信号发射所述第一光束，所述第二光发射器基于所述第二光发射信号发射所述第二光束。

6.根据权利要求4所述的自行走设备，其中，所述处理器还配置为基于所述光接收器接收到的所述第一反馈光和/或第二反馈光，确定所述自行走设备的避障策略：

所述处理器配置为基于所述第一反馈光确定第一区域内的障碍物与所述设备主体之间的第一距离，和/或基于所述第二反馈光确定第二区域内的障碍物与所述设备主体之间的第二距离，并基于所述第一距离和/或第二距离确定所述自行走设备的避障策略。

7.根据权利要求5所述的自行走设备，其中，所述第一光发射信号和第二光发射信号均为脉冲信号，所述第一光束和第二光束均为脉冲光束。

8.根据权利要求7所述的自行走设备，其中，所述第一光发射信号的脉冲周期与所述第二光发射信号的脉冲周期相同，所述第一光发射信号的脉冲与所述第二光发射信号的脉冲间隔设置。

9.根据权利要求7所述的自行走设备，其中，所述第二光发射信号的脉冲周期是所述第一光发射信号的脉冲周期M倍，M为大于等于2的正整数，所述第二光发射信号的脉冲与所述第一光发射信号的脉冲在时间上至少部分重叠。

10.根据权利要求3-9中的任一项所述的自行走设备，其中，所述第一光束为面型光，所述第二光束为线型光。

11.根据权利要求3-9中的任一项所述的自行走设备，其中，所述第一光束的波长与所述第二光束的波长相同或不同。

12.根据权利要求3-9中的任一项所述的自行走设备，其中，所述第一光束的光强与所述第二光束的光强相同或不同。

13.根据权利要求3-9中的任一项所述的自行走设备，其中，所述第二光探测装置在垂直于所述自行走设备行走表面的第一方向上相较于所述第一光探测装置更加远离所述自行走设备的底部。

14.一种根据权利要求1-13中任一项所述的自行走设备的避障方法，其特征在于，包括：

控制第一光探测装置探测第一区域内的障碍物；

控制第二光探测装置探测第二区域内的障碍物，其中所述第二区域位于所述第一区域与所述设备主体之间；以及

基于所述第一光探测装置探测和所述第二光探测装置的探测结果确定所述自行走设备的避障策略。

Images