[發明專利]機器人路徑的優化方法及裝置、電子設備

有效

• 申請號: 202211246426.6
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115302520B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 張亮;雷龍;周心其;熊偉成
• 申請（專利權）人: 深圳市智繪科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/00
• 代理公司: 深圳智匯遠見知識產權代理有限公司 44481
• 代理人: 趙爍

1.一種機器人路徑的優化方法，其特征在于，包括：

確定前端可行路徑，并劃分所述前端可行路徑的待求解空間，其中，所述待求解空間為部分約束的軌跡路徑范圍；

計算所述軌跡路徑范圍的預通行時間；

采用預通行時間構建所述待求解空間的優化目標矩陣和約束矩陣，其中，所述優化目標矩陣用于表征軌跡優化的最佳指標，所述約束矩陣用于表征軌跡優化滿足的約束條件；

根據所述優化目標矩陣和所述約束矩陣在所述待求解空間中求解最優軌跡，并將所述最優軌跡確定為機器人的導航軌跡。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，劃分所述前端可行路徑的待求解空間包括：

對所述前端可行路徑進離散化處理，得到連續的離散路徑點；

分別生成以所述離散路徑點為圓心的外接圓的正方形，其中，每個正方形對應一個路徑段；

將多個正方形占用的空間確定為所述前端可行路徑的待求解空間。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，劃分所述前端可行路徑的待求解空間包括：

對所述前端可行路徑進離散化處理，得到連續的離散路徑點；

遍歷所述離散路徑點上的每個路徑點,將在目標段直線外側且投影距離低于預設值的路徑點投影到所述目標段直線上，以確定沿所述目標段直線運行的中間路徑，其中，所述目標段直線為所述機器人的必要約束路徑；

在所述離散路徑點的起點到所述中間路徑起點之間生成第一路徑，在所述中間路徑的終點到所述離散路徑點的終點之間生成第二路徑；

采用所述中間路徑，所述第一路徑和所述第二路徑生成所述前端可行路徑的待求解空間。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，采用所述中間路徑，所述第一路徑和所述第二路徑生成所述前端可行路徑的待求解空間包括：

對所述第一路徑和所述第二路徑進行離散化處理，并生成以每個離散點為圓心，預定半徑的圓為外接圓的正方形，得到第一矩形隊列，沿所述中間路徑生成小于第二預設值的目標矩形；

去除所述第一矩形隊列中重復連接的矩形，得到第二矩形隊列；

檢測所述第二矩形隊列中是否存在互相不連接且相鄰的矩形對：若存在互相不連接且相鄰的矩形對，向外膨脹所述矩形對中的兩個矩形，直至互相連接，并采用膨脹后的矩形將所述第二矩形隊列更新為第三矩形隊列；

檢測所述目標矩形是否超出所述第三矩形隊列的矩形塊范圍，若存在，修剪所述目標矩形的超出部分，將修剪后的目標矩形和所述第三矩形隊列占用的軌跡路徑范圍確定為所述待求解空間。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算所述軌跡路徑范圍的預通行時間包括：

針對軌跡路徑范圍的每個路徑段，計算路徑段的路徑長度L，其中，所述軌跡路徑范圍包括若干條依次鄰接的路徑段；

確定所述機器人的限制速度v_max和限制加速度a_max；

采用以下公式分別計算所述機器人的最大預估速度v_max^*和最大預估加速度a_max^*：v_max^*=m*v_max，a_max^*=n*a_max，其中，0＜m＜1，0＜n＜1；

采用所述最大預估速度和所述最大預估加速度計算在所述路徑段上加速到所述最大預估速度所用的加速時間t₁；

采用所述加速時間計算所述機器人的最大加速距離；

根據所述最大加速距離和所述路徑長度計算所述路徑段的預通行時間。