[發明專利]一種用于機器人自動充電的路徑規劃方法和裝置

在審

• 申請號: 201910508730.5
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110162063A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 吳新開;霍向;李永偉;何山
• 申請（專利權）人: 北京洛必德科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 蘇雪雪

1.一種用于機器人自動充電的路徑規劃方法，其特征在于，包括：

S1、接收機器人電量不足的提示信息；

S2、對機器人的位置進行定位；

S3、運用改進型動態窗口法構建一組機器人的備選軌跡空間；

S4、以機器人的位置到外部充電器的距離和位姿夾角為目標，對備選軌跡空間內每一條備選軌跡進行評價，生成每一條備選軌跡的評價值；

S5、基于生成的每一條備選軌跡的評價值，選擇最優的備選軌跡作為機器人的移動軌跡，控制機器人進行移動；

S6、判斷機器人的位置是否為機器人要到達的外部充電器位置，若為是，則執行S7，若為否，則執行S3；

S7、將機器人的充電接口與外部充電器對接，實現自動充電。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在S3中所述運用改進型動態窗口法構建一組機器人的備選軌跡空間，包括：

確定機器人的最大速度、動態規劃的速度間隔和角速度間隔；

利用機器人的最大速度、動態規劃的速度間隔和角速度間隔確定機器人的速度樣本；所述速度樣本包括：橫向速度樣本、縱向速度樣本和角速度樣本；

基于速度樣本推算機器人下一時刻的備選位置，得到當前位置到備選位置的備選軌跡，所有速度樣本的組合推算出一組機器人的備選軌跡空間。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于速度樣本推算機器人下一時刻的備選位置，具體為：利用以下公式和機器人當前t時刻的位置推算下一時刻t+1的備選位置；

θ_t+1＝θ_t+vθ；

x_t+1＝x_t+vx×cos(θ_t+1)-vy×sin(θ_t+1)；

y_t+1＝y_t+vx×sin(θ_t+1)+vy×cos(θ_t+1)；

式中，vx為橫向速度樣本，vy為縱向速度樣本，vθ為角速度樣本；x_t、y_t、θ_t分別為機器人當前時刻t的橫向坐標、縱向坐標和方向角；x_t+1、y_t+1、θ_t+1分別為機器人下一時刻t+1的橫向坐標、縱向坐標和方向角。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，對備選軌跡空間中的每一條軌跡進行評價，利用以下評價函數生成每一條軌跡的評價值；

F(vx，vy，vθ)＝α₁×s(b_t+1，B)+α₂×γ(ω₁-ω₂)+α₃×μ_{(vx，vy，vθ)}

式中，vx為橫向速度樣本，vy為縱向速度樣本，vθ為角速度樣本；F(vx，vy，vθ)是在vx，vy，vθ條件下生成的軌跡的評價值，α₁為距離評價參數，s(b_t+1，B)是選取的機器人一個關鍵點b按照vx，vy，vθ條件下達到下一時刻的位置后距離對應目標關鍵點的距離，α₂為機器人位姿夾角評價參數，γ(ω₁-ω₂)為機器人的位姿角度與對應外部充電器的位姿角度的夾角，α₃為障礙物評價參數，μ_{(vx，vy，vθ)}為一個(0，1)變量，當按照vx，vy，vθ條件下達到下一時刻的位置后，機器人若會碰到障礙物，μ_{(vx，vy，vθ)}＝1，否則，μ_{(vx，vy，vθ)}＝0。