[發(fā)明專利]一種機器人軌跡規(guī)劃方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011023762.5
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112129296B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 周風余;馮震;高陽天;萬方;顧潘龍;夏英翔
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/00;G06Q10/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種機器人軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

通過Hybrid A*算法獲取機器人可行路徑；

重復剪枝可行路徑的運動走廊；

基于重復剪枝后的運動走廊之間的連通關系形成無向圖，其中每個運動走廊作為無向圖的一個頂點，包含前端路徑搜索路徑點的運動走廊之間的相交區(qū)域作為連接頂點的邊；

基于Dijkstra算法及每條邊的時間代價，搜索一組最優(yōu)運動走廊組合；

將最優(yōu)運動走廊組合作為安全約束，基于Bernstein多項式基的分段曲線軌跡公式生成機器人規(guī)劃軌跡；

在生成機器人規(guī)劃軌跡的過程中，軌跡規(guī)劃代價函數(shù)選取運行時間最優(yōu)、能量最優(yōu)及Jerk最優(yōu)，其中，Jerk最優(yōu)的軌跡在速度和加速度上均保持連續(xù)和光滑；

時間代價為下一步擴展運動走廊和當前運動走廊重疊面積的倒數(shù)。

2.如權利要求1所述的機器人軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，可行路徑的運動走廊依次經(jīng)初步擴展和軸向膨脹操作獲得。

3.如權利要求1所述的機器人軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，基于Bernstein多項式基的分段曲線軌跡公式還包括路徑點約束、連續(xù)性約束和動力學可行性約束。

4.一種機器人軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，包括：

可行路徑獲取模塊，其用于通過Hybrid A*算法獲取機器人可行路徑；

重復剪枝模塊，其用于重復剪枝可行路徑的運動走廊；

無向圖形成模塊，其用于基于重復剪枝后的運動走廊之間的連通關系形成無向圖，其中每個運動走廊作為無向圖的一個頂點，包含前端路徑搜索路徑點的運動走廊之間的相交區(qū)域作為連接頂點的邊；

最優(yōu)運動走廊搜索模塊，其用于基于Dijkstra算法及每條邊的時間代價，搜索一組最優(yōu)運動走廊組合；

規(guī)劃軌跡生成模塊，其用于將最優(yōu)運動走廊組合作為安全約束，基于Bernstein多項式基的分段曲線軌跡公式生成機器人規(guī)劃軌跡；

在生成機器人規(guī)劃軌跡的過程中，軌跡規(guī)劃代價函數(shù)選取運行時間最優(yōu)、能量最優(yōu)及Jerk最優(yōu)，其中，Jerk最優(yōu)的軌跡在速度和加速度上均保持連續(xù)和光滑；

在所述最優(yōu)運動走廊搜索模塊中，時間代價為下一步擴展運動走廊和當前運動走廊重疊面積的倒數(shù)。

5.如權利要求4所述的機器人軌跡規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，可行路徑的運動走廊依次經(jīng)初步擴展和軸向膨脹操作獲得。

6.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權利要求1-3中任一項所述的機器人軌跡規(guī)劃方法中的步驟。

7.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如權利要求1-3中任一項所述的機器人軌跡規(guī)劃方法中的步驟。