[發(fā)明專利]一種室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011449595.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112486183B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉培;嚴(yán)忠翔;曹劉雨;魏宏源;岳承濤;宋韜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02;G01C21/34
• 代理公司: 上海璀匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31367
• 代理人: 王文穎

本發(fā)明公開(kāi)了一種室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃算法，包括：根據(jù)已知地圖信息建立全局規(guī)劃地圖；利用A*算法規(guī)劃出從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的全局路徑；提取出全局路徑上動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵點(diǎn)；根據(jù)已知地圖信息建立局部規(guī)劃地圖；利用改進(jìn)的DWA算法，根據(jù)室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)約束規(guī)劃出可行的加速度采樣空間，選出使評(píng)價(jià)函數(shù)總分最高的加速度并作用于速度采樣空間，根據(jù)采樣速度模擬軌跡并根據(jù)計(jì)算各條軌跡的改進(jìn)評(píng)價(jià)函數(shù)，選出到上述全局路徑動(dòng)態(tài)關(guān)鍵點(diǎn)的最優(yōu)軌跡。獲得加速度連續(xù)的軌跡，規(guī)劃出了速度連續(xù)、加速度連續(xù)并且不易陷入局部最優(yōu)問(wèn)題的軌跡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃算法，屬于移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在當(dāng)下機(jī)器人大力發(fā)展的時(shí)代，移動(dòng)機(jī)器人現(xiàn)已可以在許多場(chǎng)合下代替人力完成各項(xiàng)任務(wù)，是一種高度自規(guī)劃、自組織、自適應(yīng)能力的機(jī)械，可在各種復(fù)雜、危險(xiǎn)環(huán)境中工作，目前被廣泛應(yīng)用于物流、探測(cè)、服務(wù)等領(lǐng)域。路徑規(guī)劃綜合各種運(yùn)動(dòng)約束條件，進(jìn)行全局和局部的規(guī)劃，使得機(jī)器人可以安全高效的移動(dòng)行走，是移動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù)，也是機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：對(duì)室內(nèi)機(jī)器人移動(dòng)路徑進(jìn)行規(guī)劃，獲取機(jī)器人速度連續(xù)、加速度連續(xù)的軌跡。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃算法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、根據(jù)已知地圖中障礙物和非障礙物的位置信息以及機(jī)器人的長(zhǎng)寬尺寸建立障礙物膨脹尺寸較大的全局規(guī)劃地圖；

步驟二、利用經(jīng)典A*算法進(jìn)行全局路徑規(guī)劃，根據(jù)當(dāng)前位置和目標(biāo)位置，規(guī)劃出全局路徑；

步驟三、提取出機(jī)器人當(dāng)前位置附近區(qū)域中全局路徑序號(hào)最接近目標(biāo)點(diǎn)序號(hào)的全局路徑點(diǎn)，將此點(diǎn)作為全局路徑的動(dòng)態(tài)關(guān)鍵點(diǎn)Local_Goal；

步驟四、根據(jù)已知地圖中障礙物和非障礙物的位置信息、機(jī)器人的長(zhǎng)寬尺寸和全局規(guī)劃地圖的膨脹參數(shù)，建立障礙物膨脹尺寸較小的局部規(guī)劃地圖；

步驟五、建立室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型；

步驟六、根據(jù)室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型和運(yùn)動(dòng)參數(shù)約束，計(jì)算出可行的加速度矢量空間A_r；

步驟七、根據(jù)步驟五中得到的加速度矢量空間A_r和運(yùn)動(dòng)模型及運(yùn)動(dòng)參數(shù)約束，計(jì)算出可行的速度采樣空間V_r；

步驟八、將速度采樣空間V_r按采樣時(shí)間間隔d_t進(jìn)行速度采樣，進(jìn)而將采樣速度代入移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型中，進(jìn)行時(shí)間T內(nèi)的仿真模擬，然后將模擬結(jié)果帶入到改進(jìn)評(píng)價(jià)函數(shù)F_n進(jìn)行計(jì)算，選出到動(dòng)態(tài)關(guān)鍵點(diǎn)Local_Goal的最優(yōu)的速度軌跡。

優(yōu)選地，所述步驟六中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的加加速度矢量和加速度矢量，所述步驟七中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的加速度矢量和速度矢量。

優(yōu)選地，所述步驟五中移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型：

x_(t+1)＝x_t+v*d_t*cosθ_t

y_(t+1)＝y(tǒng)_t+v*d_t*sinθ_t

θ_(t+1)＝θ_t+d_t*ω