[發明專利]一種餐廳服務機器人的巡回避障路徑規劃方法

在審

• 申請號: 201910072367.7
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109631907A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 婁淵勝;裴皓晨;葉楓;李凌
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發明公開一種餐廳服務機器人的巡回避障路徑規劃方法，對機器人工作環境進行建模；在建模后的地圖中標出指定的服務位置；計算所有服務位置兩兩之間的最短距離，得到距離矩陣；根據距離矩陣安排機器人為顧客提供服務的先后順序，得到一組服務次序；根據服務次序依次規劃出相鄰服務位置之間的避障路徑，得到若干條避障路徑片段；組合所有避障路徑片段，得到一條巡回避障路徑。本發明為餐廳服務機器人在室內環境中的路徑規劃提供了一種新方法，該方法解決了當顧客較多時，用人工方式難以安排出合理服務次序的問題，實現了餐廳服務機器人自主有效地安排服務次序，并完成對應的路徑規劃，可以廣泛應用于餐飲行業服務類機器人的自主路徑規劃中。

技術領域

本發明涉及一種餐廳服務機器人的巡回避障路徑規劃方法，具體地說，是一種幫助餐廳服務機器人在指定的多個服務位置之間進行巡回避障路徑規劃的方法，屬于智能機器人技術領域。

背景技術

隨著我國人口老齡化程度不斷加深，機器人技術的重要性日益凸顯。路徑規劃作為移動機器人技術中的核心課題之一，也是餐廳服務機器人技術中的重要組成部分。

機器人路徑規劃通常是指在一個存在障礙物的環境中設置一個起點和一個終點，要求找出一條避開所有障礙物的最短或近似最短路徑，使機器人可以安全且快速地從起始位置到達目標位置。這種“兩點一線”方式的路徑規劃，并沒有考慮到餐廳服務機器人“多點巡回”的工作特點。

目前，雖然有針對餐廳服務機器人的相關研究考慮到了多個服務位置之間的路徑規劃，但對于服務次序的安排仍然依靠人工方式，機器人的自主性不夠強。當餐廳中需要機器人提供服務的顧客數量較多時，如果依靠人工方式將難以安排出合理的服務次序，最終的路徑規劃效果也會受到影響。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種餐廳服務機器人的巡回避障路徑規劃方法，在地圖上指定若干個服務位置，然后計算出包含兩兩服務位置之間最短距離的距離矩陣，根據距離矩陣安排出一組服務次序，根據這組服務次序規劃出若干條避障路徑片段，最后組合這些避障路徑片段得到一條巡回避障路徑。幫助餐廳服務機器人實現根據指定的服務位置自主安排服務次序并完成巡回避障路徑規劃。

技術方案：一種餐廳服務機器人的巡回避障路徑規劃方法，包括如下步驟：

步驟1：對機器人工作的餐廳環境進行建模，得到建模后的餐廳地圖；

步驟2：在餐廳地圖中人為標出指定的服務位置；

步驟3：計算所有服務位置兩兩之間的最短距離，得到距離矩陣；

步驟4：根據距離矩陣對機器人為用餐顧客提供服務的先后順序進行安排，得到一組服務次序，對服務次序的安排以機器人按照服務次序巡回移動一圈后的巡回路徑總長度最短為原則，巡回路徑的總長度根據距離矩陣計算，與求解常規的旅行商問題相同；

步驟5：根據服務次序，使用現有的避障路徑規劃方法依次規劃出相鄰兩個服務位置之間的避障路徑，得到若干條避障路徑片段；

步驟6：組合所有避障路徑片段（根據各個避障路徑片段首尾對應的服務位置，將所有避障路徑片段連接起來），得到一條巡回避障路徑。

優選地，所述步驟1中，采用柵格法對機器人工作的餐廳環境進行建模。

優選地，所述步驟3中，由于現有技術中，使用隨機算法每次計算出的兩個服務位置之間的最短距離都不確定，從而不能得到穩定的距離矩陣，因此采用距離計算結果比較穩定的元胞自動機來計算生成距離矩陣，計算方法是從終點元胞向起點元胞方向演化，當起點元胞完成演化后，此時起點元胞的狀態值減去終點元胞的狀態值，即可得到起點到終點的距離。