[發(fā)明專利]基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611022543.9
• 申請(qǐng)日: 2016-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN108088445A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳墩金;覃爭(zhēng)鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州映博智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)及方法，所述基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用激光傳感器收集點(diǎn)云數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)表示模塊，用八叉樹將點(diǎn)云地圖轉(zhuǎn)換為柵格地圖；路徑規(guī)劃模塊，指定機(jī)器人的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置，機(jī)器人自動(dòng)繞開障礙物，選擇最優(yōu)路徑。本發(fā)明的基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)及方法通過三維激光傳感器采集的三維點(diǎn)云信息，經(jīng)過八叉樹結(jié)構(gòu)表示，將離散的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維柵格地圖，實(shí)現(xiàn)三維柵格地圖下的最優(yōu)路徑規(guī)劃，使得機(jī)器人可以避開環(huán)境中的物體，避免碰撞確保機(jī)器人行進(jìn)中的安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地圖路徑規(guī)劃技術(shù)，具體涉及基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著各項(xiàng)性能的提高，服務(wù)機(jī)器人可以在人們?nèi)粘Ｉ钪型瓿稍絹碓蕉嗟娜蝿?wù)，比如打掃衛(wèi)生、移動(dòng)物體等等。為了使任務(wù)完成得更加流暢，機(jī)器人必須實(shí)現(xiàn)對(duì)指定移動(dòng)目標(biāo)的路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃依賴于室內(nèi)地圖，常用的室內(nèi)地圖為二維柵格地圖，然而二維柵格地圖只考慮了某一高度平面的環(huán)境信息，太高或者太低的障礙物都不能避免，因此也不能在復(fù)雜環(huán)境中使用。

相比二維柵格地圖而言，三維柵格地圖能夠更加真實(shí)和精確地對(duì)環(huán)境加以描述，處理很多二維圖像數(shù)據(jù)不能解決的問題，適用于包含有各種高度障礙物的復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，尤其解決二維柵格地圖只考慮了某一高度平面的環(huán)境信息，無法得知周圍環(huán)境的準(zhǔn)確三維結(jié)構(gòu)，不能保證所規(guī)劃的路徑上機(jī)器人不與障礙物發(fā)生碰撞的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其中，所述基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用激光傳感器收集點(diǎn)云數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)表示模塊，用八叉樹將點(diǎn)云地圖轉(zhuǎn)換為柵格地圖；路徑規(guī)劃模塊，指定機(jī)器人的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置，機(jī)器人自動(dòng)繞開障礙物，選擇最優(yōu)路徑。

本發(fā)明還提供一種基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃方法，其中，所述基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃方法包括：采用激光傳感器采集周圍環(huán)境的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；用八叉樹將點(diǎn)云地圖轉(zhuǎn)換為柵格地圖；根據(jù)三維柵格地圖進(jìn)行最優(yōu)路徑規(guī)劃。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)三維柵格地圖進(jìn)行最優(yōu)路徑規(guī)劃操作可使用啟發(fā)式算法、遺傳算法、退火算或其他合適的路徑規(guī)劃方法。

該發(fā)明方案的有益效果在于，通過三維激光傳感器采集的三維點(diǎn)云信息，經(jīng)過八叉樹結(jié)構(gòu)表示，將離散的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維柵格地圖，實(shí)現(xiàn)三維柵格地圖下的最優(yōu)路徑規(guī)劃，使得機(jī)器人可以避開環(huán)境中的物體，避免碰撞確保機(jī)器人行進(jìn)中的安全。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃方法的流程圖。

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例的八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示三維空間的示意圖。

圖4為本發(fā)明的實(shí)施例的三維柵格地圖路徑規(guī)劃的某個(gè)實(shí)例效果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)與完整的說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)示意圖。

參照?qǐng)D1，所述基于八叉樹表示的三維柵格地圖路徑規(guī)劃系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集模塊10，用激光傳感器收集點(diǎn)云數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)表示模塊20，用八叉樹將點(diǎn)云地圖轉(zhuǎn)換為柵格地圖；路徑規(guī)劃模塊30，指定機(jī)器人的起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置，機(jī)器人自動(dòng)繞開障礙物，選擇最優(yōu)路徑。