[發(fā)明專利]一種移動機器人基于激光數(shù)據(jù)的動態(tài)障礙物軌跡預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110248650.8
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113034579A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林睿
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇集萃微納自動化系統(tǒng)與裝備技術(shù)研究所有限公司
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06F16/29;G06K9/62;G06T7/11;G06Q10/04;G01C21/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明提供了一種移動機器人基于激光數(shù)據(jù)的動態(tài)障礙物軌跡預(yù)測方法，屬于移動機器人智能控制技術(shù)領(lǐng)域。移動機器人通過激光傳感器感知周圍的工作場景信息，基于實時獲取的激光數(shù)據(jù)與已經(jīng)存儲的場景全局地圖進行匹配，應(yīng)用蒙特卡羅定位算法實現(xiàn)準確的全局定位，并依賴全局定位所獲得的最佳位姿估計應(yīng)用動態(tài)窗口法進行局部路徑規(guī)劃。本發(fā)明解決了移動機器人在動態(tài)復(fù)雜場景運動時，對于周圍動態(tài)障礙物運動軌跡做出準確預(yù)測，從而實現(xiàn)更安全有效的避障和局部路徑規(guī)劃，能滿足移動機器人復(fù)雜動態(tài)場景中準確安全的自主導(dǎo)航需求，旨在提高移動機器人自主導(dǎo)航的安全性和流暢性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動機器人智能控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種移動機器人基于激光數(shù)據(jù)的動態(tài)障礙物軌跡預(yù)測方法。

背景技術(shù)

移動機器人已經(jīng)服務(wù)于當今社會發(fā)展的各行各業(yè)，如工廠、醫(yī)院、家庭、酒店、展覽館、餐廳等，主要執(zhí)行物流、搬運、配送和導(dǎo)引等作業(yè)任務(wù)。移動機器人在這些場景中自主導(dǎo)航，其動態(tài)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性和安全性是其智能化的重要表現(xiàn)，而且對于動態(tài)障礙物能夠有效安全順滑的繞開，是移動機器人局部路徑規(guī)劃的重要功能。

考慮到移動機器人在工作場景中作業(yè)，不可避免地會有不同的障礙物在環(huán)境中運動，如人、以及其他移動機器人等。而傳統(tǒng)中局部路徑規(guī)劃算法沒有對于動態(tài)障礙物的預(yù)測功能，只能根據(jù)當前激光或其他傳感器所感知的周圍場景做出避障反應(yīng)，這就導(dǎo)致在面對動態(tài)障礙物移動機器人做出相應(yīng)的避障動作，經(jīng)常會出現(xiàn)不必要的搖頭甩尾，甚至是與動態(tài)障礙物安全距離太少導(dǎo)致發(fā)生碰撞。這種情況地發(fā)生會極大地降低移動機器人運行效率，甚至會發(fā)生安全事故。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種移動機器人基于激光數(shù)據(jù)的動態(tài)障礙物軌跡預(yù)測方法，滿足移動機器人復(fù)雜動態(tài)場景中準確安全的自主導(dǎo)航需求，提高移動機器人自主導(dǎo)航的安全性和運動的流暢性。

為了達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本方案提供一種移動機器人基于激光數(shù)據(jù)的動態(tài)障礙物軌跡預(yù)測方法，包括以下步驟：

S1、利用激光傳感器實時感知周圍環(huán)境信息，將當前時間幀激光數(shù)據(jù)與已存儲的場景全局地圖進行匹配，并利用蒙特卡羅定位算法獲取當前時間幀最佳全局位姿估計；

S2、根據(jù)所述當前時間幀最佳全局位姿估計與場景全局地圖，區(qū)分周圍環(huán)境中的動態(tài)障礙物；

S3、對所述動態(tài)障礙物的激光數(shù)據(jù)進行分割聚類，得到動態(tài)障礙物多邊形類簇描述；

S4、根據(jù)移動機器人的當前時間幀最佳全局位姿估計和動態(tài)障礙物多邊形類簇信息，計算得到動態(tài)障礙物在全局地圖中的位置和大小描述；

S5、分析后續(xù)相鄰時間幀動態(tài)障礙物在全局地圖中的位置和大小描述，利用卡爾曼濾波算法預(yù)測動態(tài)障礙物運動軌跡；

S6、根據(jù)所述預(yù)測的動態(tài)障礙物運動軌跡，利用應(yīng)用動態(tài)窗口法進行路徑規(guī)劃，得到繞過動態(tài)障礙物的運動軌跡，完成移動機器人基于激光數(shù)據(jù)的動態(tài)障礙物軌跡預(yù)測。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中移動機器人通過激光傳感器感知周圍的工作場景信息，基于實時獲取的激光數(shù)據(jù)與已經(jīng)存儲的場景全局地圖進行匹配，應(yīng)用蒙特卡羅定位算法實現(xiàn)準確的全局定位，并依賴全局定位所獲得的最佳位姿估計應(yīng)用動態(tài)窗口法進行局部路徑規(guī)劃，保證在朝最終目標位置前進的同時安全順滑地避開遇到的臨時動態(tài)障礙物。本發(fā)明通過以上設(shè)計解決了移動機器人在動態(tài)復(fù)雜場景運動時，對于周圍動態(tài)障礙物運動軌跡做出準確預(yù)測，從而實現(xiàn)更安全有效的避障和局部路徑規(guī)劃，旨在提高移動機器人自主導(dǎo)航的安全性和流暢性。

進一步地，所述步驟S1包括以下步驟：