[發明專利]移動機器人路徑規劃方法和系統

在審

• 申請號: 201710643674.7
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107357293A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 丁肇紅;任志偉
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及移動機器人技術領域，具體地，涉及移動機器人路徑規劃方法和系統。

背景技術

移動機器人是一類能夠通過傳感器感知環境和自身狀態，實現在有障礙物的環境中面向目標的自主運動的系統。由于移動機器人在前往目標地點時可能要經過各種障礙物，因此需要對移動機器人的行進路徑進行規劃。

目前，在移動機器人的路徑規劃的諸多方法中包括：人工勢場法和柵格地圖法。但是，人工勢場法的容易陷入局部極小點，從而導致移動機器人不能達到目標位置。傳統的柵格地圖法的基礎組成部分為最小柵格刻度，以此將地圖進行柵格劃分。柵格地圖法可以較為方便的使用遞歸算法求得任意兩個通行柵格間的無碰撞路徑，但是需要較大的資源與實踐，且路徑優化程度不理想。

因此，目前關于移動機器人的路徑規劃的方法效率低，無法從根本上避免人工勢場法的局部最小點“死鎖”問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種移動機器人路徑規劃方法和系統。

根據本發明提供的移動機器人路徑規劃方法，包括：

根據移動機器人的行進環境數據建立地圖；

將所述地圖劃分為多個均勻的柵格，得到初始柵格地圖，其中，所述初始柵格地圖中的每個柵格對應于初始柵格矩陣中相應的一個可賦值的元素；

確定所述移動機器人在所述初始柵格地圖上的起點位置和終點位置；

接收所述移動機器人上的傳感器探測到的障礙物信號；

根據所述障礙物信號，確定所述移動機器人在當前位置上所受的斥力；

根據所述移動機器人在當前位置上所受的斥力構建障礙物區域的衰減的斥力場；

根據所述衰減的斥力場對所述初始柵格地圖中的每個柵格進行賦值，得到賦值后的柵格地圖；

根據所述賦值后的柵格地圖，采用非遍歷搜索方式生成所述移動機器人朝向終點位置的行進路徑，其中，所述非遍歷搜索方式是指：按照預設的搜索順序確定移動機器人在當前位置的設定搜索半徑范圍內各個方向的路徑上是否存在障礙物，當確定任一方向上無障礙物時，則朝向所述方向前進。

可選地，所述根據所述障礙物信號，確定所述移動機器人在當前位置上所受的斥力，包括：

根據接收到的所述障礙物信號確定障礙物與所述移動機器人之間的距離以及障礙物區域的范圍。

可選地，所述根據所述移動機器人在當前位置上所受的斥力構建障礙物區域的衰減的斥力場，包括：

將障礙物區域作為斥力場的中心，通過G函數構建所述障礙物區域的衰減斥力場，其中所述G函數如下：

G是引力Gravitation的簡稱,函數式如下

式中：ξ是引力勢場常量，和分別代表機器人和目標點的距離。

可選地，所述基于所述賦值后的柵格地圖，根據非遍歷搜索方式生成所述移動機器人朝向終點位置的行進路徑，包括：

假設所述移動機器人的起點位置的坐標為：(X_s，Y_s)，終點位置的坐標為：(X_f，Y_f)；基于Sugeno模糊模型，確定非遍歷搜索方式的搜索順序如下：

在X_s＞X_f,Y_s＜Y_f,|X_s-X_f|＜|Y_S-Y_f|時，按照從西到北、由北到東、由東到南的方向進行搜索；

在X_s＞X_f,Y_s＞Y_f,|X_s-X_f|＜|Y_S-Y_f|時，按照從北到東、由東到南、由南到東的方向進行搜索；

在X_s＜X_f,Y_s＞Y_f,|X_s-X_f|＞|Y_S-Y_f|時，按照從東到北、由北到西、由西到南的方向進行搜索；

在X_s＜X_f,Y_s＞Y_f,|X_s-X_f|＜|Y_S-Y_f|時，按照從北到東、由東到南、由南到西的方向進行搜索；