[發明專利]一種移動機器人地圖文件格式和路徑規劃系統及其方法

有效

• 申請號: 201711239099.0
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108007470B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 沈瑞魁
• 申請（專利權）人: 深圳市隱湖科技有限公司
• 主分類號: G01C21/28
• 分類號: G01C21/28;G01C21/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌

本發明涉及移動機器人的技術領域，更具體地，涉及一種移動機器人地圖文件格式和路徑規劃系統及其方法。包含邊界信息模塊，拓撲信息模塊，路段信息模塊，拐點信息模塊；路徑規劃中包含拓撲關系建立模塊，最短路徑搜索模塊，路徑拼接模塊；本發明提出的地圖文件能夠適應不同移動機器人所裝備的傳感器，能夠方便添加所需的傳感器信息，擴展性強。本發明地圖文件采用分段存儲，如果某路段地圖數據需要修改，只需要修改相應路段數據，不需要整個地圖文件更新。本發明的地圖文件與路徑規劃方法響結合，能夠給移動機器人自動導航提供準確的路徑信息。

技術領域

本發明涉及移動機器人的技術領域，更具體地，涉及一種移動機器人地圖文件格式和路徑規劃系統及其方法。

背景技術

隨著時代的發展，移動機器人的研究開發成了熱門，在移動機器人的自動導航中，地圖起到了十分重要的角色。在地圖文件中應該存儲更豐富的信息，豐富的地圖信息能夠讓移動機器人能更容易也更精確地到達目的地。此外，通過地圖文件與路徑規劃結合實時給移動機器人提供路徑信息，能夠移動機器人能夠以最短時間準確到達目的地。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷，提供一種移動機器人地圖文件格式和路徑規劃系統及其方法，在地圖文件中存儲了所有移動機器人自動導航所需要的信息，與傳統的地圖文件相比，由于每一個移動機器人所裝備的傳感器不同，如激光雷達，IMU，GPS等等，該地圖文件能夠自主增添移動機器人自動導航所需的信息。此外，該方法還提供針對地圖文件的路徑規劃方法，能夠對多個任務點進行全局路徑規劃，生成出一條經過所有任務點的最短全局路徑。

本發明的技術方案是：一種移動機器人地圖文件格式和路徑規劃系統，其中，包括邊界信息模塊：在地圖文件中存儲著整個地圖的邊界信息，該信息由若干點組成，這些邊界點的連線形成的多邊形區域為移動機器人地圖的范圍；

拓撲信息模塊：該模塊記錄了每一條路段的起點和終點的標號，該標號在整個地圖中是唯一的，通過起點標號和終點標號來記錄地圖的拓撲信息；

路段信息模塊：該模塊記錄了一個路段中機器人需要用到的傳感器信息以及其他輔助信息，其中記錄的傳感器為GPS，激光雷達，記錄的信息為經緯度，激光點云文件；傳感器信息可根據實際機器人所采用的傳感器種類自行增添需要的信息；其他輔助信息包括局部坐標，路寬，坡度，速度限制，朝向角；

拐點信息模塊：該模塊記錄了兩個路段的相交點的信息，拐點具有唯一的標號，即拓撲信息模塊中的起點和終點的標號信息，只需要通過標號就能快速獲取到所屬路段起點或終點的信息；

拓撲關系建立模塊：在路徑規劃中，首先讀取移動機器人地圖文件，通過地圖文件中的拓撲信息建立地圖的拓撲；

最短路徑搜索模塊：在得到地圖路段的拓撲關系之后，可以通過拓撲關系和最短路徑搜索算法計算出到達目的地的一條最短路徑；

路徑拼接模塊：通過最短路徑搜索模塊得到最短路徑之后，需要在移動機器人地圖文件中提取路段信息，并組合成一段完整的路徑信息，并將信息傳送給移動機器人進行自動導航。

進一步的，所述的激光雷達為Velodyne 16線或32線的激光雷達，所述GPS傳感器為單天線或雙天線GPS傳感器。

利用所述的移動機器人地圖文件格式和路徑規劃系統的方法，其中，包括以下步驟：

步驟1、從移動機器人地圖文件中讀取所有的拐點信息，根據所有拐點信息建立拓撲關系，生成初始Floyd最短距離二維矩陣；

步驟2、獲取所有的任務點坐標，確定任務點所在的路段和任務點所在路段的位置，把所在路段進行分割，并把任務點標記為拐點；

步驟3、將所有任務點都標記為拐點后，重新建立拓撲信息，生成新的Floyd最短距離二維矩陣；