[發明專利]中間路徑點生成器

在審

• 申請號: 201980098897.7
• 申請日: 2019-09-13
• 公開（公告）號: CN114174766A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: G.C.費;A.里齊
• 申請（專利權）人: 波士頓動力公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;B62D57/032;G05D1/02;B25J9/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 胡琪

一種用于為機器人(10)的導航系統(100)生成中間路徑點(310)的方法，該方法包含接收導航路線(112)。該導航路線包含開始于起始位置(113)處并結束于目的地位置(114)處的一系列高級路徑點(210)，并且基于表示機器人要導航的區域中的靜態障礙物的位置的高級導航數據(50)。該方法還包含從圖像傳感器(31)接收機器人周圍的環境(8)的圖像數據(17)，并基于該圖像數據生成至少一個中間路徑點。該方法還包括將至少一個中間路徑點添加到該導航路線的該一系列高級路徑點，并且將機器人從起始位置沿著該一系列高級路徑點和該至少一個中間路徑點朝向目的地位置導航。

技術領域

本公開涉及在存在約束的情況下生成中間路徑點，尤其是那些由地形施加的約束的情況。

背景技術

機器人設備越來越多地用于在受約束的環境中導航以執行各種任務或功能。這些機器人設備經常需要在不與障礙物接觸或不被卡住或被困的情況下導航穿過這些受約束的環境。隨著這些機器人設備變得更盛行，需要避免與障礙物接觸同時成功導航到目的地的實時導航和路線規劃。

發明內容

本公開的一個方面提供了用于生成針對機器人的導航系統的中間路徑點的方法。該方法包含在機器人的數據處理硬件處接收導航路線。該導航路線包含一系列高級路徑點，該一系列高級路徑點開始于起始位置處并結束于目的地位置處，并且基于高級導航數據。該高級導航數據表示在機器人要導航的區域中的靜態障礙物的位置。該方法還包含在數據處理硬件處，從圖像傳感器接收機器人周圍的環境的圖像數據。該方法還包含由數據處理硬件基于該圖像數據生成至少一個中間路徑點。該方法還包含由數據處理硬件將該至少一個中間路徑點添加到該導航路線的該一系列高級路徑點，以及由數據處理硬件將機器人從起始位置沿著該一系列高級路徑點和該至少一個中間路徑點朝向目的地位置導航。

本公開的實施方式可以包含以下可選特征中的一個或多個特征。在一些實施方式中，每個高級路徑點和每個中間路徑點包含指示平面上的位置的兩個坐標、偏航值和時間值。該時間值指示對于機器人導航到相應路徑點的估計的時間量。在一些示例中，該方法還包含由數據處理硬件維護該導航路線上的該一系列高級路徑點中的每個高級路徑點。該方法還可以包含在數據處理硬件處接收身體障礙物地圖。該身體障礙物地圖包含機器人的身體不能穿越的障礙物的地圖。附加地，生成至少一個中間路徑點可以包含基于該身體障礙物地圖生成稀疏圖。該稀疏圖包含一系列節點和邊。該節點和邊表示該機器人可以在環境中行進的路徑。該方法還可以包含規劃從來自一系列節點的第一節點至來自該一系列節點的第二節點的粗略路徑。第一節點和第二節點各表示環境中的空間。該方法還可以包含確定沿著該粗略路徑的圖像傳感器的視線丟失的點，并且在視線丟失的點處生成至少一個中間路徑點之一。

在一些實施方式中，生成該稀疏圖包含基于身體障礙物地圖生成完全配置空間地圖。該完全配置空間地圖包含元素的二維網格，其中該網格的每個元素表示環境的空間并且該完全配置空間地圖的每個元素包含相應的偏航配置集。每個偏航配置可以被歸類為有效或無效，其中有效偏航配置表示在與相應元素相關聯的空間處免于受到接觸障礙物的危險的機器人的偏航配置，而無效偏航配置表示在與相應元素相關聯的空間處不能免于受到接觸障礙物的危險的機器人的偏航配置。該方法還可以包含從完全配置空間地圖生成經壓縮配置空間地圖。該經壓縮配置空間地圖包含元素的第二二維網格，并且該第二網格的每個元素表示環境的空間。第二網格的每個元素還被分類為以下之一：(i)偏航碰撞區、(ii)偏航自由區或(iii)偏航約束區。在一些示例中，該方法包含從經壓縮配置空間地圖生成稀疏圖。

可選地，規劃從第一節點至第二節點的粗略路徑包含從經壓縮配置空間地圖生成密集圖。該密集圖包含被分類為偏航自由區的元素。該方法還可以包含將來自稀疏圖的邊與來自密集圖的元素相鏈接。在一些實施方式中，將邊與來自密集圖的元素相鏈接包含將稀疏圖和密集圖組合以生成最終圖。在一些示例中，該方法還包含在最終涂上執行A*搜索算法。