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专利号: 2019111357759
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有航向约束的跟随机器人路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:构建环境栅格地图,机器人置于最下行栅格的中间位置,然后根据环境信息,将障碍物及目标位置投影到栅格地图中;

通过A*算法进行初始路径规划,确定当前时刻机器人的第一最短路径和第一期望航向,在目标和机器人运动过程中,通过A*算法进行路径重规划,获得更新后的机器人第二最短路径和第二期望航向;所述期望航向基于视线法导引策略获取;

如果第二期望航向与第一期望航向的差值小于第一预设阈值,则机器人按照第二最短路径行走;否则,认为更新后的路径尚不满足机器人航向稳定要求,利用栅格地图提取连接机器人与目标点的可通行栅格骨架,结合A*算法进行路径规划的优化。

2.如权利要求1所述的具有航向约束的跟随机器人路径规划方法,其特征在于,所述路径规划的优化方法,具体为:

由栅格地图提取连接机器人与目标点的可通行栅格骨架,计算所有候选航向角度,从中寻找与第一期望航向具有最小差值的航向;

若与第一期望航向具有最小差值的航向大于第二设定阈值,则机器人按照第二最短路径行走;否则,将此航向对应的圆周与可通行栅格骨架的交点标记为路径关键点,利用A*算法分别规划从机器人到该路径关键点以及从该关键点到终点的第三路径;

若第三路径与第二最短路径的长度之差小于第三设定阈值,则认定第三路径为最优路径;否则,机器人按照第二最短路径行走。

3.如权利要求1所述的具有航向约束的跟随机器人路径规划方法,其特征在于,采用Zhang‑Suen算法对可通行区域进行骨架提取,将路径起点与终点定位到栅格地图,并设计其八邻域栅格状态,使路径起点与终点所处栅格在可通行区域细化过程中能够作为骨架点进行保留。

4.如权利要求3所述的具有航向约束的跟随机器人路径规划方法,其特征在于,若起点或终点所处栅格位于栅格地图的左上、右上、坐下或者右下的顶点位置,将所述起点或终点所处栅格的对角栅格设为不可通行栅格,则起点或终点所处栅格作为骨架点进行保留。

5.如权利要求3所述的具有航向约束的跟随机器人路径规划方法,其特征在于,若起点或终点位于栅格地图的上、下、左或右的边缘位置,将所述起点或终点所处栅格的边缘相反侧格设为不可通行栅格,则起点或终点所处栅格作为骨架点进行保留。

6.如权利要求3所述的具有航向约束的跟随机器人路径规划方法,其特征在于,若起点或终点位置具有完整的八邻域栅格,此时起点或终点处于可通行区域内部,将八邻域栅格中最先遍历栅格的对角线方向所处栅格置为不可通行栅格,则起点或终点所处栅格作为骨架点进行保留。

7.一种具有航向约束的跟随机器人路径规划系统,其特征在于,包括:栅格地图构建模块,被配置为:构建环境栅格地图,机器人置于最下行栅格的中间位置,然后根据环境信息,将障碍物及目标位置投影到栅格地图中;

路径规划模块,被配置为:通过A*算法进行初始路径规划,确定当前时刻机器人的第一最短路径和第一期望航向,在目标和机器人运动过程中,通过A*算法进行路径重规划,获得更新后的机器人第二最短路径和第二期望航向;所述期望航向基于视线法导引策略获取;

路径选择模块,被配置为:如果第二期望航向与第一期望航向的差值小于第一预设阈值,则机器人按照第二最短路径行走;否则,认为更新后的路径尚不满足机器人航向稳定要求,利用栅格地图提取连接机器人与目标点的可通行栅格骨架,结合A*算法进行路径规划的优化。

8.如权利要求7所述的具有航向约束的跟随机器人路径规划系统,其特征在于,还包括:

路径优化模块,被配置为:由栅格地图提取连接机器人与目标点的可通行栅格骨架,计算所有候选航向角度,从中寻找与第一期望航向具有最小差值的航向;

若与第一期望航向具有最小差值的航向大于第二设定阈值,则机器人按照第二最短路径行走,否则,将此航向对应的圆周与可通行栅格骨架的交点标记为路径关键点,利用A*算法分别规划从机器人到该路径关键点以及从该关键点到终点的第三路径;

若第三路径与第二最短路径的长度之差小于第三设定阈值,则认定第三路径为最优路径,否则,机器人按照第二最短路径行走。

9.一种介质,其上存储有程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1‑

6任一项所述的具有航向约束的跟随机器人路径规划方法中的步骤。

10.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1‑6任一项所述的具有航向约束的跟随机器人路径规划方法中的步骤。