[發明專利]機器人路徑跟蹤方法

在審

• 申請號: 202210187181.8
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114779754A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 華逢彬;馬辰;高明
• 申請（專利權）人: 山東新一代信息產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 劉德

本發明提供了一種機器人路徑跟蹤方法，提高機器人在發布的路徑上貼合度，解決在較大彎度的路徑上機器人不貼合的問題。其包括以下步驟：獲取機器人的全局路徑，根據這段行走的距離判斷為直線模式或圓弧模式；直線模式采用pid控制算法來進行線速度與角速度的控制；在圓弧模式下行走，利用貝塞爾曲線對轉彎點處進行插值；計算機器人當前位置到局部目標點之間擬合弧線的相對曲率；行走過程中不停地判斷機器人有沒有接近當前的轉彎點位置并調整位姿，以安全到達終點位置。

技術領域

本發明涉及一種機器人路徑跟蹤方法，屬于人工智能技術領域。

背景技術

隨著科技的發展，各種機器人開始出現在各個生活場所，用于代替人工執行一些任務，服務機器人正逐步替代部分人工的工作。目前，已將機器人廣泛應用于餐廳、酒店、醫院、博物館、文化館、政府機構等場景中，提供配送、引導、講解等服務。應用于上述場景中的機器人需要克服使用場地的限制，進行無軌道移動。在一些應用場景中，機器人需要按照用戶指定的路徑進行移動，不要移動到不必要的區域內。

在原始的純路徑追蹤算法中，首先需要計算指定路徑上點與當前機器人最近的點(reference point)，然后從該最近點向前(路徑是有向的)計算指定L距離的前向點(forward point)，從而把計算的前向點作為目標點進行運動。此方法對直線路徑完全適應，但是不適應于在有較大彎度的路徑中，當路徑有較大的轉彎時，轉彎特征會被忽略，從而導致機器人無法在較大轉彎處很好地跟隨路徑。

發明內容

本發明目的是提供了一種機器人路徑跟蹤方法，提高機器人在發布的路徑上貼合度，解決在較大彎度的路徑上機器人不貼合的問題。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：

一種機器人路徑跟蹤方法，包括以下步驟：

S1.獲取機器人的全局路徑，根據這段行走的距離判斷為直線模式或圓弧模式；

S2.直線模式采用pid控制算法來進行線速度與角速度的控制；

S3.在圓弧模式下行走，利用貝塞爾曲線對轉彎點處進行插值；

S4.計算機器人當前位置到局部目標點之間擬合弧線的相對曲率；

S5.在直線行走的過程中，不停地判斷機器人有沒有接近當前的轉彎點位置，如果到達當前的轉彎點的前2米，那么減速；等到達轉彎點位置后，停止運動，開始旋轉，使機器人朝向新的局部目標點集，期間不停地判斷機器人有沒有到達轉彎點的位姿，如果滿足條件，那么開始加速前進，不停地判斷機器人有沒有到達最終的目標點，同樣如果到達目標點前m米，減速，最后安全到達終點位置；

S6.在圓弧行走過程中，不停地判斷機器人有沒有到達最終的目標點位置，如果到達目標點前m米，那么減速，直到安全到達點位置后停止，在拐弧線模式下，機器人在拐彎處會根據當前路徑的彎曲程度d，計算出一組線速度和角速度驅動機器人過彎。

所述機器人路徑跟蹤方法優選方案，步驟S1具體過程如下：

S11.根據機器人當前位置(x,y)向前搜索5米的距離，取出這段距離中所有的點來進行判斷；

S12.將這段距離中的點位(x_i,y_i)與(x_i+1,y_i+1)進行計算，保存記錄兩個點之間的斜率

S13.遍歷這個兩點之間的斜率，當前后n個k值保持相同的斜率范圍內是，則這段行走的距離模式可判斷為直線模式，當連續k＞α(α為斜率閾值)后，則這段行走的距離為圓弧模式。

所述機器人路徑跟蹤方法優選方案，步驟S2具體過程如下：