[發明專利]一種自適應膨脹處理方法、系統、機器人及存儲介質

有效

• 申請號: 202010929771.4
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112066976B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 谷玉海;龔志力;左云波;王少紅;徐小力
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/32
• 代理公司: 北京遠創理想知識產權代理事務所(普通合伙) 11513
• 代理人: 張素妍

本發明涉及一種自適應膨脹處理方法、系統、機器人及存儲介質，其包括：獲取機器人所處環境的柵格地圖，對障礙點坐標進行初始標記；獲得障礙點的坐標后，填充機器人傳感器位置到障礙點之間的柵格以及該障礙點柵格的初始代價值；對障礙點進行自適應膨脹處理，根據柵格代價值填充障礙點周圍膨脹區柵格的代價值，完成對代價地圖的膨脹處理。本發明提升了移動機器人自主導航過程中應對復雜環境的安全性和魯棒性。

技術領域

本發明涉及一種移動機器人地圖創建技術領域，特別是關于一種基于代價地圖的自適應膨脹處理方法、系統、機器人及存儲介質。

背景技術

移動機器人自主導航技術作為各項高新技術綜合應用的載體，在各個行業均展現了巨大的應用價值。在移動機器人進行自主導航前，首先需要完成機器人在未知環境中的地圖構建。目前主要應用在移動機器人自主導航的地圖類型主要是柵格地圖。柵格地圖易于實現建模、更新與處理，具有結構簡單、便于存儲計算等優點，它把環境信息離散劃分成一系列柵格，用概率值表征該柵格位置下的障礙信息。一般情況下只含簡單的布爾信息，因此在復雜環境下尋求更優路徑有一定局限性。

代價地圖對傳統柵格地圖劃分新的區域，根據傳感器數據實時更新障礙物信息，機器人移動時在障礙物周圍設置一層安全緩沖區。相比于其他種類地圖，代價地圖更有助于機器人的定位與導航。如今隨著移動機器人自主導航應用范圍的不斷擴大，代價地圖也逐漸表露出了應對復雜環境時障礙物劃分不靈活，路徑規劃不理想等不足。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于代價地圖的自適應膨脹處理方法，其能優化移動機器人自主導航中的地圖構建，提升了移動機器人自主導航過程中應對復雜環境的安全性和魯棒性。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種自適應膨脹處理方法，該方法基于代價地圖實現，其包括以下步驟：1)獲取機器人所處環境的柵格地圖，對障礙點坐標進行初始標記；2)獲得障礙點的坐標后，填充機器人傳感器位置到障礙點之間的柵格以及該障礙點柵格的初始代價值；3)對障礙點進行自適應膨脹處理，根據柵格代價值填充障礙點周圍膨脹區柵格的代價值，完成對代價地圖的膨脹處理。

進一步，所述步驟3)中，自適應膨脹處理包括以下步驟：

3.1)由初始障礙點構造膨脹點優先隊列inflation_cells；

3.2)將隊列inflation_cells的第一個節點作為當前處理節點，計算當前處理節點的父節點的衰減系數coef；

3.3)若當前處理節點為障礙點，則以其為中心在柵格地圖上構建七宮圖；反之，若當前處理節點不是障礙點，則繼承其當前處理障礙點O_n的衰減因子sp，并根據計算其衰減系數coef和衰減因子sp的乘積coef·sp，進入步驟3.4)；

3.4)判斷d(q_n)coef·sp·r_c是否成立，若成立，則將當前處理障礙點O_n的上下左右四個子節點加入隊列inflation_cells，否則不做處理；

3.5)由自適應膨脹半徑柵格代價值計算函數f(q_n)計算出當前處理節點的代價值，與該處理節點的原始代價值比較，取最大值作為當前處理節點的代價值；

3.6)從隊列inflation_cells中移除當前處理節點即障礙點，返回步驟3.2)對下一個節點進行處理。

進一步，所述步驟3.2)中，衰減系數coef計算方法為：

3.2.1)判斷該當前處理節點是否為障礙點，若是，則將該當前處理節點自身作為父節點，此時的父節點即為當前處理障礙點O_n；若不是障礙點，則記離該當前處理節點最近的障礙點作為父節點；