[發(fā)明專利]一種保持全局路徑下機(jī)器人的中間規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811612622.4
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109579848B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒思然;羅賓漢;王毓麒;張珍妮;王夢媛;郭遲
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種保持全局路徑下機(jī)器人的中間規(guī)劃方法，其特征在于，采用單鏡頭多盒檢測器(SSD)和核相關(guān)濾波器(KCF)跟蹤算法進(jìn)行工作路徑規(guī)劃，具體是巡邏機(jī)器人沿全局規(guī)劃層規(guī)劃的巡邏路徑進(jìn)行巡邏，為了對周邊目標(biāo)進(jìn)行檢測和跟蹤，會偏離巡邏路徑進(jìn)行巡邏，在返回到巡邏路徑之前所走的路徑包括遍歷路徑和返回路徑兩個(gè)部分，工作路徑規(guī)劃基于以下定義：

定義1：需要通過檢測器發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)位置點(diǎn)被定義為特定點(diǎn)(SP)；

定義2：由全局規(guī)劃產(chǎn)生的路徑被定義為巡邏路徑(PR)；

定義3：中間規(guī)劃層生成的工作路徑分為遍歷路徑和返回路徑兩個(gè)部分；遍歷所有特定點(diǎn)的路徑被定義為遍歷路徑，返回到最初巡邏路徑的路徑被定義為返回路徑；

定義4：遍歷路徑的終點(diǎn)被定義為末尾特定點(diǎn)(LSP)；

定義5：假設(shè)巡邏路徑具有磁性，特定點(diǎn)是小鐵球，在巡邏路徑上，特定點(diǎn)最快降落所在點(diǎn)被定義為降落點(diǎn)(DP)；

定義6：被選為返回路徑目的地的降落點(diǎn)被定義為返回點(diǎn)(RP)；

定義7：地圖上相機(jī)的有效掃描區(qū)域被定義為max_return；

其中：

獲取遍歷路徑：獲取各個(gè)特定點(diǎn)(SP)，并在一系列的特定點(diǎn)上運(yùn)行A-star算法，規(guī)劃出一條按一定順序覆蓋各個(gè)目標(biāo)的最短路徑；

獲取返回路徑：對max-return區(qū)域內(nèi)巡邏路徑周邊的所有特定點(diǎn)，運(yùn)行A-star算法，得到相應(yīng)的降落點(diǎn)(DP)，根據(jù)末尾特定點(diǎn)(LSP)在巡邏路徑上選擇一個(gè)返回點(diǎn)(RP)，再次使用A-star算法得到返回路徑；

獲取遍歷路徑的具體方法是：

首先快速識別目標(biāo)，基于單鏡頭多盒檢測器(SSD)和核相關(guān)濾波器(KCF)跟蹤算法，將兩者組合在嵌入式系統(tǒng)中，增加了語義信息的更新頻率，從而通過獲取目標(biāo)的語義信息實(shí)現(xiàn)快速識別目標(biāo)；單鏡頭多盒檢測器(SSD)和核相關(guān)濾波器(KCF)跟蹤算法是機(jī)器視覺中用于目標(biāo)檢測和跟蹤的通用算法；與其他檢測方法相比，單鏡頭多盒檢測器(SSD)輸入檢測的圖像尺寸更小，可以達(dá)到更快的檢測速度；核相關(guān)濾波器(KCF)跟蹤算法是一種基于核相關(guān)濾波器的目標(biāo)識別跟蹤實(shí)時(shí)算法，其核心在于用循環(huán)矩陣加快運(yùn)算并利用核函數(shù)求解非線性空間中的回歸問題；運(yùn)用核相關(guān)濾波器(KCF)跟蹤算法在跟蹤的過程中訓(xùn)練目標(biāo)檢測器，用目標(biāo)檢測器檢測下一幀是否為預(yù)測目標(biāo)，然后通過新的檢測結(jié)果更新訓(xùn)練集，從而更新目標(biāo)檢測器；嶺回歸訓(xùn)練目標(biāo)檢測器，線性空間的嶺回歸被核函數(shù)映射到非線性空間，簡化了計(jì)算，從而提高跟蹤速度；

對檢測到的特定點(diǎn)進(jìn)行完整排列后，把機(jī)器人添加到起始檢測點(diǎn)，把末尾檢測點(diǎn)添加到每個(gè)排列的末端生成新序列的二次多項(xiàng)式內(nèi)插SoPi，然后執(zhí)行有序A-star算法并對所有結(jié)果進(jìn)行比較，獲取遍歷路徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種保持全局路徑下機(jī)器人的中間規(guī)劃方法，其特征在于，獲取遍歷路徑時(shí)，當(dāng)全局路徑周邊出現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)時(shí)，根據(jù)連續(xù)多個(gè)目標(biāo)的位置與全局路徑的位置關(guān)系，每次發(fā)現(xiàn)新的特定點(diǎn)時(shí)就調(diào)用一次規(guī)劃算法，算法根據(jù)機(jī)器人當(dāng)前的位置和新觀測到的特定點(diǎn)的序列輸出新的規(guī)劃路徑，從而動態(tài)調(diào)整遍歷路徑。