[發明專利]基于當量膨脹的狹窄環境空間的移動機器人可通行性方法

有效

• 申請號: 202110017175.3
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112857374B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 全燕鳴;王榮輝;黃令葦
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01C21/26
• 分類號: G01C21/26;G01C21/34
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

1.一種基于當量膨脹的狹窄環境空間的移動機器人可通行性方法，其特征在于，所述移動機器人可通行性方法包括以下步驟：

S1、搜索柵格地圖中的連通區域，提取有通行路徑的通道，并計算通道的寬度；

S2、將移動機器人的運動方式劃分成三種運動方式，并求移動機器人幾何尺寸未知條件下，移動機器人在三種運動方式下通過通道的極限尺寸，并驗證給定的移動機器人是否在極限尺寸內，其中，所述三種運動方式分別為斜移、自轉、任意半徑方式；

S3、對已知移動機器人幾何尺寸條件下，計算目標通道，提取在目標范圍內通道，并計算步驟S2中三種運動方式下，移動機器人幾何中心在通道的可運行范圍，該可運行范圍簡稱為G區；

S4、求出每個G區的最窄寬度，并求得相應通道的傾角，實現過程如下：

對步驟S3中三種運動方式算出的G區，根據不同的運行方式j分別計算沿路徑方向的G區寬度，對最窄處的寬度記為Widthcar_least_j，原始通道寬度記為Width，則對應的此處的膨脹比例為

原始膨脹量為wc為移動機器人的寬度，則膨脹量

其中，Widthcar_least_j和width單位為m，new_value_j和origin_value單位為m，j取值1，2，3，分別對應斜移、自轉、任意半徑方式；

S5、由通道傾角大小，對步驟S2中三種運動方式分別給定權值，計算總的當量膨脹，得到改進膨脹地圖，其中當量求解過程為：

由通道轉角處的角度，分別確定斜移、自轉、任意半徑方式的權重；三種權重分別為β₁，β₂，β₃，

則對應的總的當量膨脹值final_value為final_value＝β₁*new_value_1+β₂*new_value_2+β₃*new_value_3；

S6、將柵格地圖進行當量膨脹；

S7、重新進行全局規劃，使得移動機器人的路徑規劃落入當量膨脹后的自由區域。

2.根據權利要求1所述的基于當量膨脹的狹窄環境空間的移動機器人可通行性方法，其特征在于，所述步驟S1的實現過程如下：

將用于移動機器人自主導航的全局地圖以柵格地圖形式儲存，其中，占據的柵格作為障礙物，未占據的柵格構成可行的通道，搜索柵格地圖中的連通區域，提取連通區域中的所有通道passage1、passage2、…， passagen，并計算上述通道的寬度w1、w2、…， wn。

3.根據權利要求1所述的基于當量膨脹的狹窄環境空間的移動機器人可通行性方法，其特征在于，所述步驟S2的實現過程如下：

對連通區域中的所有通道passage1，passage2…， passagen分別計算三種運動方式的極限尺寸，其中，(1)采用斜移方式，移動機器人的角度不改變，計算得到機器人恰好通過通道的極限長、寬尺寸分別為lcar1-i、wcar1-i，i＝1，2，…，n，n為通道數目，i代表當前第i個通道；(2)采用自轉方式，并設定移動機器人的自轉點在通道最寬處，計算得到相應的極限長寬尺寸lcar2-i，wcar2-i；(3)采用任意半徑方式，等價于求解移動機器人邊線在通道幾何邊線約束下的線性規劃問題，計算得到相應的極限長寬尺寸lcar3-i，wcar3-i；

對現有已知移動機器人的幾何尺寸進行判斷，移動機器人的長度和寬度均在上訴計算的極限尺寸(lcarj-i，…lcarj-n)，(wcarj-i，…wcarj-n)范圍內，j 1，2，3；j代表第j種運動方式，則證明移動機器人可運行范圍存在一定空間；若不在計算的極限尺寸范圍內，則證明移動機器人可運行范圍不存在空間，判定不可以進行規劃。