[發(fā)明專利]移動機器人路徑規(guī)劃方法及裝置

在審

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• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107015563A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 張亞龍;劉正華;常樂;丁寶陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王慶龍

技術領域

本發(fā)明涉及移動機器人路徑規(guī)劃技術領域，尤其涉及一種自適應人工勢場與滾動窗口結合的移動機器人路徑規(guī)劃方法及裝置。

背景技術

目前路徑規(guī)劃問題一直是機器人導航與避障的研究熱點。路徑規(guī)劃的目標是尋找一條從起始位置點到目標位置點的無碰撞運動軌跡。

移動機器人的路徑規(guī)劃可以分為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃。全局路徑規(guī)劃是建立在機器人的工作環(huán)境已知的基礎上的，局部路徑規(guī)劃適用于移動機器人工作環(huán)境未知或部分已知的應用場景。

目前人工勢場法是一種常用的移動機器人局部路徑規(guī)劃方法。人工勢場法由目標位置點周圍的引力場和障礙物周圍的斥力場組成。引力場產生引力使機器人朝向目標前進，斥力場產生斥力使機器人在移動過程中遠離障礙物，移動機器人朝向引力和斥力的合力方向移動。

雖然人工勢場法表達形式簡單，使用方便高效，但同時也存在一些缺陷：1)易落入局部極小點；2)在狹窄區(qū)域無法通過；3)在障礙物附近震蕩；4)通過狹窄區(qū)域時震蕩；5)目標點附近有障礙物時，無法到達目標點。針對目標點附近有障礙物無法到達目標點的問題，目前也提出一種改進的斥力場函數來解決這個問題。但這種改進方法雖然解決了目標點附近有障礙物無法到達目標點的問題，但是在某些情況下使得路徑更容易陷入局部極小點，且使規(guī)劃的路徑更長。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種移動機器人路徑規(guī)劃方法及裝置，用于解決現有技術中移動機器人路徑規(guī)格不合理的問題。

第一方面，本發(fā)明提供一種移動機器人路徑規(guī)劃方法，包括：

S11、獲取移動機器人的當前位置點、目標位置點和障礙物區(qū)域信息；

S12、根據所述當前位置點生成局部窗口，所述局部窗口為以所述當前位置點為圓心、以預設長度為半徑的區(qū)域；

S13、判斷所述目標位置點是否位于所述局部窗口內，獲得第一判斷結果；

S14、若第一判斷結果為否，則根據所述當前位置點、目標位置點和預設的規(guī)劃公式獲得局部子目標位置點；

S15、根據所述當前位置點、局部子目標位置點和預設的路徑搜索公式獲得所述當前位置點到所述局部子目標位置點的局部路徑并記錄；

S16、判斷所述局部子目標位置點是否為目標位置點，獲得第二判斷結果；

S17、若第二判斷結果為是，則將獲得的所述局部路徑進行平滑處理后顯示。

可選地，還包括：若第一判斷結果為是，則根據所述當前位置點、目標位置點和預設的路徑搜索公式獲得所述當前位置點到目標位置點的全局路徑并記錄，并將所述全局路徑進行平滑處理后顯示。

可選地，還包括：若第二判斷結果為否，則以當前獲得的所述局部子目標位置點為下一個當前位置點，繼續(xù)執(zhí)行上述步驟S12-S16。

可選地，所述根據所述當前位置點、目標位置點和預設的規(guī)劃公式獲得局部子目標位置點，包括：

在所述局部窗口的圓周上等距離選取m個位置點；

從m個位置點中篩選出不與障礙物區(qū)域相交的位置點；

根據當前位置點、目標位置點和預設的規(guī)劃公式獲得每個篩選出的位置點的對應代價值，將代價值最小的位置點選為局部子目標位置點；

其中，所述規(guī)劃公式為：

H(n)為選取的位置點的代價值，(x_r,y_r)為當前位置點的坐標，(x_g,y_g)為目標位置點的坐標，n為m個位置點中的第n個位置點，r為局部窗口的半徑。

可選地，所述根據所述當前位置點、局部子目標位置點和預設的路徑搜索公式獲得所述當前位置點到所述局部子目標位置點的局部路徑，包括：

根據所述當前位置點、局部子目標位置點和預設的路徑搜索公式計算獲得移動機器人的移動方向；

根據所述移動方向和預設步長及預設步長次數獲得局部路徑；

其中，所述路徑搜索公式為：

F_att(q)＝ηρ_g；

F_total＝F_att(q)+F_rep(q)＝F_att(q)n_RG+F_rep1(q)n_OR+F_rep2(q)n_RG；

其中，