[發明專利]一種自主避障的路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202110521302.3
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113110507A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李樂
• 申請（專利權）人: 北京鼎翰科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種自主避障的路徑規劃方法，滿足建筑機器人進入施工位置全局路徑規劃最優且可實時避障的要求，通過建筑物BIM模型建立導航地圖，通過優化A*算法搜索點選取策略，以及刪除路徑上的冗余轉折點，縮短算法運行時間，且規劃出的全局路徑不會緊貼著建筑物墻壁，有效降低了機器人與墻體發生碰撞的可能性；結合動態窗ロ算法進行局部路徑規劃，通過加入的新的剎車判定條件，使得機器人的運動連續化。本發明提供的一種自主避障的路徑規劃方法解決現在技術所存在的建筑機器人路徑規劃不合理造成耗時耗能、以及易產生磕碰，規劃路徑控制機器人運動時運動不連續的問題。本發明作用效果顯著，適于廣泛推廣。

技術領域

本發明涉及路徑規劃技術領域，特別涉及，一種自主避障的路徑規劃方法。

背景技術

由于建筑機器人本體尺寸、施工環境空間均很大，且機器人移動速度較緩，現有的路徑規劃方法規劃過程中需要機器人先獲取位置環境的信息，耗時耗能。A*算法是一種適用于地圖環境已知的全局路徑規劃算法，在提高搜索效率的同時找到一條最優路徑，但規劃出的路徑緊貼障礙物，不利于安全操作。現有的路徑規劃方法不具備實時避障的能力，有些在實際控制機器人運動過程中會導致機器人運動不連續。

針對上述問題，設計一種解決現有技術所存在的建筑機器人路徑規劃不合理造成耗時耗能、以及易產生磕碰，規劃路徑控制機器人運動時運動不連續的問題。

發明內容

針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在于，提供一種自主避障的路徑規劃方法，以解決現在技術所存在的建筑機器人路徑規劃不合理造成耗時耗能、以及易產生磕碰，規劃路徑控制機器人運動時運動不連續的問題。

本發明提供了一種自主避障的路徑規劃方法，包括：

步驟1、基于建筑物BIM模型，提取并優化建筑物高程信息，根據建筑物高程信息建立導航地圖；

步驟2、通過改進的A*算法選取搜索點得到路徑節點，刪除路徑上的冗余轉折點，得到規劃后的全局路徑及路徑上的關鍵點信息，其中關鍵點包括起點、終點及路徑中的必要轉折點；

步驟3、基于剎車判定條件，在全局路徑關鍵點之間使用動態窗ロ法進行局部路徑規劃，得到機器人的連續運動的路徑規劃結果，動態窗口法的評價函數為G(v,w)＝σ[αH(v,w)+βD(v,w)+γV(v,w)]，其中H(v，w)為評價機器人以當前的采樣速度，達到模擬軌跡末端時的朝向與機器人坐標系原點與下個最優節點連線之間的角度差θ的函數，D(v，w)為機器人在當前軌跡上與最近障礙物之間的距離，V(v，w)為評價當前軌跡速度的函數，α、β、γ為加權系數，σ為平滑函數。

優選地，所述步驟1的具體步驟包括：

步驟1.1、分析建筑物高程信息的BIM分布，構建建筑物高程信息的統計分析模型，根據大數據挖掘和模糊聚類方法得到建筑物高程信息的BIM分布模型；

步驟1.2、構建建筑物高程信息提取的特征重構模型和BIM信息庫，進行建筑物高程信息的特征分析；

步驟1.3、基于建筑物高程信息提取的特征重構模型，在BIM信息庫中進行高程信息的特征提取和樣本采集得到BIM信息特征提取的結果；

步驟1.4、對各個區域的建筑物高程信息進行融合處理，根據信息融合結果進行建筑物高程信息提取；

步驟1.5、根據提取的建筑物高程信息，基于柵格圖映射規則，通過柵格圖法構建在建筑物里的導航地圖。

優選地，所述步驟2的具體步驟包括：