一种智能机器人路线规划及沿原路径返回的方法及系统技术方案

本申请公开了一种智能机器人路线规划及沿原路径返回方法，该方法选择智能机器人从起点到终点路径中的目标节点；即所述目标节点为转弯点；在所述智能机器人在运动至所述的目标节点过程中，实时获得所述智能机器人位置坐标信息；将实时获得的智能机器人的运动节点位置坐标信息与规划的目标节点位置坐标信息进行比较，若比较结果的偏差超过预设值，则控制所述智能机器人回归原路径。该方法能够降低智能机器人的能耗与成本，增强智能机器人的可操作性与可靠性。本申请还公开了采用上述智能机器人沿原路径返回方法的餐厅或仓储物流用智能机器人系统。

A method and system for intelligent robot route planning and returning along the original path

This application discloses an intelligent robot route planning and a return method along the original path, which selects the target node from the starting point to the terminal path of the intelligent robot, that is, the target node is a turning point, and in the process of moving to the target node of the intelligent robot, the intelligent robot position is obtained in real time. The coordinates information of the moving node position of the intelligent robot is compared with the planned location coordinates of the target node. If the deviation of the comparison results exceeds the preset value, the original path of the intelligent robot is controlled. This method can reduce the energy consumption and cost of intelligent robots, and enhance the operability and reliability of intelligent robots. The application also discloses an intelligent robot system for restaurant or storage logistics using the method of returning the intelligent robot along the original path.

【技术实现步骤摘要】
一种智能机器人路线规划及沿原路径返回的方法及系统
本申请属于机器人运动控制
，更具体地涉及运动机器人路径回溯过程。
技术介绍
伴随着现代科技的快速发展，智能机器人逐步替代人进行繁重重复的劳动。现在无人超市的盛行、无人机送货、智能家居服务理念的提出，智能机器人监测病人病情设备的研究，表明现在部分行业已经向无人化方向发展。可以说伴随着我们社会的人工智能(ArtificialIntelligence简称AI)时代的到来，智能机器人的发展将会更加快速。现在市面上的按规定路径进行运动的机器人不仅价钱昂贵，而且灵活性、操作性极差，在正式投入运营前需要在机器人活动区域内铺设大量的感应材料才能使其运动，这无疑增加了用户的工作量，破坏了美观性的同时还增加了成本。同时现有的GPS定位几乎是无法应用于要求高精度的室内定位的，因此，必须研究新的低成本的、灵活的、低意外率的智能运动机器人来弥补传统方案的不足。综上所述，研究出低成本、高灵活性的智能避障机器人路径回溯方法，是亟待解决的问题，也具有十分重要的意义。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种智能机器人路线规划及沿原路径返回方法。所述方法包括：选择智能机器人从起点到终点路径中的目标节点；所述目标节点为转弯点；在所述智能机器人运动至所述的目标节点过程中，实时获得所述智能机器人位置坐标信息；将实时获得的位置坐标信息与规划的目标节点位置坐标信息进行比较，若比较结果的偏差超过预设值，则控制所述智能机器人回归原路径。本申请中，所述反向解析调用是指，当机器人运动至规划路线的终点即第n个目标节点后，沿原路线返回过程中，对之前保存的位置信息进行解析调用的过程，规划路线的终点即第n个目标节点与沿原路线返回的起始点即第n+1个目标节点的行驶方向相反即呈180°，机器人沿原路线返回时的行驶方向与规划路线行驶方向也是相反的，故把机器人沿原路线返回时调用之前保存位置信息的过程称作为反向解析调用。所述智能机器人含有陀螺仪；所述智能机器人从终点到起点沿原路径返回过程中偏离原路线，通过陀螺仪控制智能机器人的转向来回归到最近的所述运动行驶方向的下一目标节点即行驶方向的下一个转弯点。所述方法包括：选择智能机器人从起点到终点路径中的运动节点也即目的节点，相邻目的节点的连线表示目标位移，每个相邻目标位移的连线构成规划路线；获得所述运动节点的智能机器人位置信息；将获得的智能机器人的位置信息与当前所处的运动节点关联解析保存；所述智能机器人从终点到起点沿原路径返回时，将保存的坐标位置信息与角度信息解析调用，实现智能机器人的沿原路径返回。可选地，所述智能机器人在行进方向的垂直方向至少具有两个电机；所述运动节点是智能机器人运动过程中出现两电机转速差ΔV大于预设值和/或机器人行驶方向的角度变化Δθ大于预设值的位点。所述智能机器人含有陀螺仪；所述机器人行驶方向的角度变化Δε由所述陀螺仪测量得到；所述电机转速差由固定在所述两个电机的转轴上的光电编码器测得。进一步可选地，所述两电机转速差的预设值为所述两电机中一个电机转速的n％。所述n％为0.01％至99％中的一个百分数。更进一步可选地，所述两电机转速差的预设值为所述两电机中转速相对大的电机转速的0.01％、0.1％、1％、2％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、50％、60％、70％、80％或95％。所述智能机器人由上位机规划路线；所述方法包括：对所述智能机器人运动区域进行平面坐标系建模得到区域地图；获取所述智能机器人在所述区域地图中的位置信息；通过上位机在区域地图中为智能机器人规划运动路线，使机器人按规划路线行驶并能沿规划路线原路返回。可选地，所述获取所述智能机器人在所述区域地图中的位置信息，包括如下方式中的至少一种：方式I：所述智能机器人运动区域至少包括相对所述模拟区域地图位置确定且位于所述区域地图边缘的第一参考节点和第二参考节点，所述智能机器人通过无线射频通信获得与第一参考节点的第一距离和与第二参考节点的第二距离，根据所述第一距离和第二距离计算所述智能机器人的位置，并将距离位置信息转换为坐标位置信息，得到智能机器人在所述区域地图中的位置信息；方式II：所述智能机器人运动区域至少包括相对所述区块化地图位置确定的第一参考节点、第二参考节点和第三参考节点，所述智能机器人通过无线射频通信分别获得与第一参考节点的第一距离和与第二参考节点的第二距离，以及与第三参考节点之间的第三距离，根据所述第一距离和第二距离计算所述智能机器人的位置，得到两个解，其中与所述第三距离相符的位置信息作为所述智能机器人在所述区域地图中的位置信息，并将距离位置信息转换为坐标位置信息，得到智能机器人在所述区域地图中的位置信息。可选地，所述智能机器人路线规划及及沿原路线返回的方法包括步骤：(a)通过上位机为智能机器人规划路线，将起始点、转弯点、终点的虚拟坐标信息数据和角度信息数据以hex文件存储，将所述hex文件烧录到智能机器人主控芯片上；(b)智能机器人按步骤(a)所述规划路线行走，实时检测位置坐标信息。(c)若步骤(b)中的位置坐标信息偏离了步骤(a)中的规划路线和/或陀螺仪检测到所述智能机器人偏离路线时，控制所述智能机器人回归规划路线行驶；(d)将所述智能机器人运动过程中的起始点、转弯点的位置坐标信息和陀螺仪的角度信息与步骤(a)中所述规划路线的节点位置信息进行比较偏差是否超过预设值；若超过预设值，则控制所述智能机器人回到下一个规划的目标节点；(e)智能机器人沿从终点到起始点的方向，依次经过转弯点，沿原路径返回。优选地，所述步骤(e)为：将所述步骤(a)中起始点、转弯点和终点依次作为第一运动节点至第N运动节点，所述智能机器人依次沿第N运动节点至第一运动节点的顺序返回所述起始点。优选地，步骤(d)中所述记录所述智能机器人的位置坐标信息和陀螺仪的角度信息包括：所述智能机器人在行进方向的垂直方向至少具有两个电机，若所述两电机在某点的转速差ΔV大于预设值ε和/或运动角度变化Δθ大于预设值δ，将此点的位置坐标信息与角度信息与实际规划的节点位置、角度信息作比较，看是否存在偏差，并及时做偏差校正。步骤(c)中，在智能机器人按照原规划路径行驶过程中出现路线偏差问题，采用陀螺仪检测校正算法来使偏离路线的机器人回归到规划节点，实现按路径以及沿着原规划路径的功能。可选地，规划路线之前打开智能机器人运动节点的射频信号，上位机模拟区域地图上即以红点的形式显示在相应区域(真实场景同比例缩小的区域)，然后上位机在模拟区域地图以此点为智能机器人规划路线的起始点开始规划路线，并生成相应的位置信息。所述运动区域即室内四个参考节点组成的空旷无障碍物矩形区域，所述区域地图是指真实场景同比例缩小的可视化模拟地图(比如，上位机上的模拟地图与真实的室内场景的比例为1：60，模拟区域地图上的长为10CM，那么真实的室内长就是600CM，即6M。)其以室内四个角的某个角为原点，并以此点为射线沿室内矩形区域的长和宽为水平X轴横坐标和竖直Y轴位纵坐标建立平面坐标模型。在所述的上位机模拟区域地图上规划机器人的运动路线，规划好路线之后，上位机自动标定出沿规划方向和沿规划方向返回的各个目的节点(即起始点、转弯点、终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能机器人路线规划及沿原路径返回的方法，其特征在于，所述方法包括：选择智能机器人从起点到终点路径中的目标节点；所述目标节点为转弯点；在所述智能机器人运动至所述的目标节点过程中，实时获得所述智能机器人位置坐标信息；将实时获得的位置坐标信息与规划的目标节点位置坐标信息进行比较，若比较结果的偏差超过预设值，则控制所述智能机器人回归原路径。

【技术特征摘要】
1.一种智能机器人路线规划及沿原路径返回的方法，其特征在于，所述方法包括：选择智能机器人从起点到终点路径中的目标节点；所述目标节点为转弯点；在所述智能机器人运动至所述的目标节点过程中，实时获得所述智能机器人位置坐标信息；将实时获得的位置坐标信息与规划的目标节点位置坐标信息进行比较，若比较结果的偏差超过预设值，则控制所述智能机器人回归原路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能机器人含有陀螺仪；所述智能机器人从终点到起点沿原路径返回过程中偏离原路线，通过陀螺仪控制智能机器人的转向来回归到最近的所述运动行驶方向的下一目标节点即行驶方向的下一个转弯点。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能机器人在行进方向的垂直方向至少具有两个电机；所述目标节点是智能机器人运动过程中出现两电机转速差ΔV大于预设值和/或机器人行驶方向的角度变化Δθ大于预设值的位点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述智能机器人含有陀螺仪；所述机器人行驶方向的角度变化Δε由所述陀螺仪测量得到；所述电机转速差由固定在所述两个电机的转轴上的光电编码器测得。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能机器人由上位机规划路线；所述方法包括：对所述智能机器人运动区域进行平面坐标系建模得到区域地图；获取所述智能机器人在所述区域地图中的位置信息；通过上位机在区域地图中为智能机器人规划运动路线，使机器人按规划路线行驶并能沿规划路线原路返回；所述实时获得所述智能机器人位置坐标信息，包括如下方式中的至少一种：方式I：所述智能机器人运动区域至少包括相对所述模拟区域地图位置确定且位于所述区域地图边缘的第一参考节点和第二参考节点，所述智能机器人通过无线射频通信获得与第一参考节点的第一距离和与第二参考节点的第二距离，根据所述第一距离和第二距离计算所述智能机器人的位置，并将距离位置信息转换为坐标位置信息，得到智能机器人在所述区域地图中的位置信息；方式II：所述智能机器人运动区域至少包括相对所述区块化地图位置确定的第一参考节点、第二参考节点和第三参考节点，所述智能机器人通过无线射频通信分别获得与第一参考节点的第一距离和与第二参考节点的第二距离，以及与第三参考节点之间的第三距离，根据所述第一距离和第二距离计算所述智能机器人的位置，得到两个解，其中与所述第三距离相符的位置信息作为所述智能机器人在所述区域地图中的位置信息，并将距离位置信息转换为坐标位置信息，得到智能机器人在所述区域地图中的位置信息。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算所述智能机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩爱福，周盛宗，董秋杰，黄婕，葛海燕，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35