[發(fā)明專利]一種基于切線方向的局部目標點選取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811116114.7
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109213171A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱策;趙希;段昶;王帥;李浩
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于機器人導航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于切線方向的局部目標點選取方法。本發(fā)明的方案主要為求取全局路徑中與當前位置點鄰近點的切線，并在此方向上尋找局部目標。本發(fā)明解決了現(xiàn)有局部目標點選取方法(取全局路徑在局部地圖中的最后一個點)在遇到一些復雜場景時，例如U形彎，指導作用較差的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機器人導航技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于切線方向的局部目標點選取方法。

背景技術(shù)

機器人技術(shù)的研究是近年來的一大熱點，機器人為了完成復雜的操作，其自主移動能力則是基礎(chǔ)，其中尋路導航是支撐機器人自主移動能力的核心算法之一。

現(xiàn)在尋路導航算法包含的基本模塊有地圖繪制模塊，定位模塊，全局路徑規(guī)劃模塊，局部路徑規(guī)劃模塊，規(guī)劃器失效后的補救模塊。這幾個模塊協(xié)作完成機器人的自主移動。地圖繪制模塊把外部傳感器獲取的信息依照既定的方式組合并儲存下來，形成地圖。定位模塊實時輸出自身在地圖中的位置。全局路徑規(guī)劃模塊在有了新的目標點后，根據(jù)地圖中的是障礙物信息輸出一條可通行路徑。局部路徑規(guī)劃模塊根據(jù)全局路徑控制機器人到達目標點，并且處理行進過程中出現(xiàn)的各種突發(fā)狀況(如有人阻擋，地圖上未標明的障礙物，等)。補救模塊僅在全局路徑規(guī)劃器和局部路徑規(guī)劃器失效后運行，通過逃離、等待等方法使機器人回到正常執(zhí)行的狀態(tài)。

局部路徑規(guī)劃模塊更新頻率很高(每秒更新5次左右)，根據(jù)當前時刻機器人的位置，速度，姿勢等信息生成多條不同路徑(通常是數(shù)十條)，在這些不同路徑中選出一條最合適的，依此控制機器人運行，需要注意的是，這些路徑僅僅是模擬的，只有其中的一條路徑會被執(zhí)行。這些路徑基于機器人的狀態(tài)，根據(jù)允許的不同加減速，轉(zhuǎn)向擬合而成，例如，機器人維持當前速度直行1秒，將會在地圖中移動過一條直線，這條直線就是一條路徑。每條路徑會被授予一個代價，機器人將選擇代價小的路徑執(zhí)行。路徑的代價計算通?？紤]以下3個方面，與全局路徑的距離、與局部目標點的距離、和與障礙物的距離。局部路徑規(guī)劃器維護一個局部地圖，局部地圖記錄以機器人為中心，一定范圍內(nèi)的障礙物信息。傳統(tǒng)的局部目標點選取方法是選擇全局路徑在局部地圖中的最后一個點。這種方法在簡單的環(huán)境下有不錯的效果，但是在一些彎道附近，傳統(tǒng)方法選擇的點往往處于過彎后的位置，這將導致機器人在轉(zhuǎn)彎前貼近內(nèi)墻，不利于轉(zhuǎn)彎。對于U形彎，甚至會出現(xiàn)目標點在機器人后方的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：為解決現(xiàn)有的局部目標點選取方法在一些彎道附近表現(xiàn)不佳的問題。具體體現(xiàn)在，現(xiàn)有方法選擇的點往往處于過彎后的位置，這將導致機器人在轉(zhuǎn)彎前貼近內(nèi)墻，不利于轉(zhuǎn)彎。對于U形彎，甚至會出現(xiàn)目標點在機器人后方的情況。本發(fā)明提供一種基于切線方向的局部目標點選取方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于切線方向的局部目標點選取方法，該方法用于機器人導航，如圖1所示，包括以下步驟：

S1、初始化：獲取機器人的當前位置和全局路徑，并設(shè)定所求目標點與當前點的最小距離為d；

S2、找到全局路徑中和當前位置距離最近的點P；

S3、獲取全局路徑在當前點的切線方向；

S4、以P點為起點沿S3中或取的切線方向延伸長度d，設(shè)置延伸后的點為新的當前點；

S5、以當前點為起點沿S3中或取的切線方向延伸長度d；

S6、判斷新的當前點與全局路徑的最小距離是否大于新的當前點與P點距離的十分之一，若是，則輸出新的當前點為目標點；若否，則設(shè)定延伸后的點為當前點，回到步驟S5。

本發(fā)明的方案，為基于切線方向的局部目標點選取方法，是根據(jù)當前機器人的狀態(tài)和全局路徑，計算局部目標點，通過求取全局路徑中與當前位置點鄰近點的切線，并在此方向上尋找局部目標。