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专利号: 2022105590029
申请人: 安徽机电职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机器人连续运动的路径导航方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤100、利用动态环境地图知识确定机器人运动起点的初始位置,以及运动终点的目标位置,且在所述动态环境地图知识内统计初始位置和目标位置之间的运动路径;

步骤200、标记所有运动路径上的障碍物,基于避开障碍物抵达目标位置的原则设定从初始位置到目标位置的导航路径,并按照路径距离选择最优选路径;

步骤300、将最优选路径与其他导航路径之间的交叉点作为标记点,所述最优选路径根据标记点划分为多个分叉段,且确定每个分叉段的前岔路口和后岔路口;

步骤400、实时监控所述最优选路径上的动态障碍并确定影响机器人运动的动态障碍,且将该所述动态障碍更新至所述最优选路径内,根据每个机器人当前所处的分叉段,以所述分叉段的前岔路口或者后岔路口重新作为初始位置;

在步骤400中,根据所有机器人在所述最优选路径的移动方向,将每个分叉段中靠近目标位置的分叉点作为前岔路口,将每个分叉段中靠近初始位置的分叉点作为后岔路口;

若所述动态障碍占据所述最优选路径并导致所述最优选路径的尺寸小于机器人运动空间,则根据每个机器人当前所处的分叉段,以所述分叉段的前岔路口或者后岔路口重新作为初始位置;

若所述动态障碍占据所述最优选路径,但最优选路径的尺寸仍大于等于机器人运动空间,则所有机器人按照原最优选路径移动;

步骤500、以分叉段的前岔路口或者后岔路口重新作为初始位置,目标位置固定不变,按照步骤200‑步骤400选择最优选路径,直至每个所述机器人按照最短路径运动至目标位置;

在步骤500中,当机器人处于不同的分叉段时,选择分叉段的前岔路口或者后岔路口重新作为初始位置的实现步骤为:步骤501、以行驶在已经选定的最优选路径上的机器人为导航对象,确定动态障碍所处的分叉段;

步骤502、对于存在至少一个机器人位于所述动态障碍所处的分叉段内,确定所述动态障碍在该机器人的前后位置,并以动态障碍在该机器人的前后位置确定该机器人是否需要重新选择最优选路径;

步骤503、对于偏离所述动态障碍所处的分叉段的机器人,以该机器人所处的分叉段的前岔路口或者后岔路口重新作为初始位置。

2.根据权利要求1所述的一种机器人连续运动的路径导航方法,其特征在于,在步骤100和步骤200中,多个机器人处于同一初始位置且朝向同一目标位置,多个机器人按照路径距离最短的方式选择同一个最优选路径。

3.根据权利要求2所述的一种机器人连续运动的路径导航方法,其特征在于,在步骤200中,设定导航路径,并从导航路径中选择最优选路径的实现步骤为:步骤201、基于机器人的尺寸统计初始位置和目标位置中,符合机器人运动空间的运动路径,所有运动路径具有相互贯通的交叉点;

步骤202、确定符合机器人运动空间的运动路径中是否含有影响通行的障碍物;

步骤203、筛除含有影响通行的障碍物对应的运动路径,从剩下的运动路径中选择从初始位置到目标位置的多条导航路径;

步骤204、计算多条导航路径的路径距离,以路径距离最小且运动耗能最低的导航路径作为最优选路径,且所有机器人共用同一条最优选路径,所有机器人按照先后顺序依次在所述最优选路径内连续移动。

4.根据权利要求1所述的一种机器人连续运动的路径导航方法,其特征在于,对于偏离所述动态障碍所处的分叉段的机器人,重新选择最优选路径的实现步骤为:以机器人所处的分叉段的前岔路口为初始位置,基于避开障碍物抵达目标位置的原则设定从初始位置到目标位置的导航路径,确定以机器人所处的分叉段的前岔路口为初始位置的至少一个第一导航路径;

以机器人所处的分叉段的后岔路口为初始位置,基于避开障碍物抵达目标位置的原则设定从初始位置到目标位置的导航路径,确定以机器人所处的分叉段的后岔路口为初始位置的至少一个第二导航路径;

从第一导航路径和第二导航路径中按照路径距离最短的方式选择一个最优选路径。

5.根据权利要求4所述的一种机器人连续运动的路径导航方法,其特征在于,已经行驶在原来统一的最优选路径的多个机器人,重新选择的最优选路径不同;

未行程在原来统一的最优选路径的多个机器人,按照步骤200‑步骤400选择最优选路径,且该多个机器人选择的最优选路径相同。

6.根据权利要求1所述的一种机器人连续运动的路径导航方法,其特征在于,当所述动态障碍与机器人位于相同的分叉段,且所述动态障碍位于所述机器人的前方,所述机器人以所处的分叉段的后岔路口重新作为初始位置,或以该机器人所处的分叉段后方的分叉段的前岔路口或者后岔路口重新作为初始位置,按照路径距离最短的方式重新选择最优选路径;

当所述动态障碍与机器人位于相同的分叉段,且所述动态障碍位于所述机器人的后方,所述机器人继续沿着选定的最优选路径持续移动。

7.根据权利要求1所述的一种机器人连续运动的路径导航方法,其特征在于,在步骤200中,标记所有运动路径上的障碍物时,利用动态环境地图知识确定障碍物的位置,根据出现障碍物的运动路径的空间尺寸,来筛选影响运动的运动路径;

在步骤400中,利用所有机器人中处于领头位置的机器人的传感器检测动态障碍。

8.一种基于权利要求1‑7任一项所述的机器人连续运动的路径导航方法的系统,其特征在于,包括:动态环境地图模块(1)用于集成机器人的初始位置、目标位置以及从初始位置到目标位置的运动路径,同时动态标注所述运动路径上的障碍物;

运动路径标记模块(2)用于标记每条所述运动路径与其他运动路径的交叉段,以及每个所述交叉段对应的两个岔路口;

导航路径选择模块(3)用于以初始位置、目标位置、障碍物和交叉段作为集成参数生成从初始位置到目标位置的多条导航路线,并基于路径距离最少的原则确定最优选路径;

其中,所述动态环境地图模块(1)标注所述运动路径上的障碍物通过地图知识确定固定障碍物和固定障碍物的消除,并通过机器人的传感器确定动态障碍物,所述动态环境地图模块(1)每次动态标注所述运动路径上的障碍物增加或者减少后,均利用所述运动路径标记模块(2)和导航路径选择模块(3)重新确定最优选路径。