[發明專利]一種機器人軌跡規劃方法及系統

有效

• 申請號: 202011023762.5
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112129296B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（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: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

本發明屬于機器人軌跡規劃領域，提供了一種機器人軌跡規劃方法及系統。其中，機器人軌跡規劃方法包括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，搜索一組最優運動走廊組合；將最優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劃軌跡。

技術領域

本發明屬于機器人軌跡規劃領域，尤其涉及一種機器人軌跡規劃方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

在平面內規劃出機器人的可行路徑之后，需要對環境中的自由空間進行提取以形成用于后端軌跡規劃的位置上的硬約束條件來保證軌跡的安全性。其中，將自由空間稱作運動走廊。

運動走廊可以為軌跡提供位置上的硬約束條件，同時也決定了軌跡的段數。運動走廊數目的增多會導致軌跡分段的增多，而軌跡分段的增多又增加了需要優化的參數數量，進而加重了整體的計算負擔。由于通過前端路徑搜索得到的路徑節點十分稠密，因此把每個路徑點都進行運動走廊的生成并參與到最終的軌跡規劃中是不可行的，有必要針對一些作用不大的運動走廊進行剪枝。

重復剪枝是在運動走廊進行初步擴展的同時刪除掉具有相互包含關系的運動走廊。具體實現是在新運動走廊向外初步擴展一到兩層后判斷處于初步擴展中的新運動走廊是否被舊運動走廊包含，若沒有包含再繼續執行后續擴展，否則放棄擴展。重復剪枝可以對路徑節點周圍的自由空間較為充分地利用。但發明人發現，重復剪枝在柵格細密的高分辨率地圖環境下運動走廊生成較多，計算代價相對較高。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種機器人軌跡規劃方法及系統，其給每條邊設置一個固定的時間代價，這樣搜索出來的一系列運動走廊可以使軌跡規劃的優化參數量最小，而且運動走廊數目小，降低了計算負擔。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面提供一種機器人軌跡規劃方法。

一種機器人軌跡規劃方法，包括：

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，搜索一組最優運動走廊組合；

將最優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劃軌跡。

本發明的第二個方面提供一種機器人軌跡規劃系統。

一種機器人軌跡規劃系統，包括：

可行路徑獲取模塊，其用于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域作為連接頂點的邊；

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

規劃軌跡生成模塊，其用于將最優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劃軌跡。