一种三维避障的室内机器人导航方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三维避障的室内机器人导航方法和系统，其中方法的实现包括：采集机器人的三维模型、初始位置和终点位置，全局三维地图并进行全局路径规划，生成一系列全局路径点，在每一全局路径点处进行三维障碍物碰撞检测，得到最优的全局路径规划；机器人按最优的全局路径规划行进，在行进过程中对下一全局路径点进行三维障碍物碰撞检测，若会发生碰撞，则以实时三维地图为全局三维地图，以实时位置为初始位置重新进行全局路径规划，若不会发生碰撞，则继续行进直至达到终点位置，实现了机器人的自主导航与三维避障。本发明专利技术在拥挤的室内环境下也能顺利求解出可行的机器人路径，完成了机器人从初始位置到终点位置的自主导航和三维避障任务。

Three dimensional obstacle avoidance indoor robot navigation method and system

The invention discloses a three-dimensional obstacle avoidance indoor robot navigation method and system implementation method, which includes: collecting robot 3D model, the initial position and end point position, the global three-dimensional map and global path planning, generating a series of global path, three-dimensional obstacle collision detection in a global path point and get the global optimal path planning; robot path planning according to the global optimum, three-dimensional obstacle collision detection on a global path in the process of moving, if the collision, then the real-time 3D map for global three-dimensional map, with real-time location for the new global path planning of the initial position, if it will not happen the collision will continue to travel until it reaches the end point of the robot autonomous navigation and obstacle avoidance 3D. The invention can solve the feasible robot path successfully in the crowded indoor environment, and realizes the autonomous navigation and the three-dimensional obstacle avoidance task of the robot from the initial position to the end position.

【技术实现步骤摘要】
一种三维避障的室内机器人导航方法和系统
本专利技术属于计算机视觉领域，更具体地，涉及一种三维避障的室内机器人导航方法和系统。
技术介绍
近年来，室内移动机器人因其广泛的用途受到研究者们越来越多的关注。室内移动机器人是一个环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。在移动机器人导航过程中关键的一个问题是能否实时完成动态避障进而全局导航任务。目前比较流行的避障方法是利用激光雷达或者惯性测量原件与视觉传感器结合来完成这一任务，但是所需成本较高。随着相机的普及与计算机视觉理论的发展，使用基于纯视觉的方法来完成这一任务成为主流的研究方向。传统的机器人导航中针对动态障碍物有三种主要的处理方法，一种是使用人工势场法，该方法假设环境中存在的障碍物对物体存在斥力，模仿力学方程求解出可行的无碰撞路径，但该方法一般在二维地图中使用。第二种方法是使用距离传感器，当检测到有障碍物出现时根据距离传感器的反馈控制机器人做出动作规避障碍物，然后检测当前路径相对于规划路径的偏移并校正。第三种方法则是使用一种动态的路径规划算法，该算法在每个时刻都根据当前环境和最新地图进行路径规划。对于我们的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维避障的室内机器人导航方法，其特征在于，包括：(1)采集机器人的三维模型、机器人行进的初始位置和终点位置，以及包含初始位置和终点位置的全局三维地图；(2)根据初始位置、终点位置和全局三维地图进行全局路径规划，生成一系列全局路径点，在每一全局路径点处进行三维障碍物碰撞检测，若不会发生碰撞，则得到最优的全局路径规划，若会发生碰撞，则根据初始位置、终点位置和全局三维地图重新进行全局路径规划直至避开障碍物，得到最优的全局路径规划；(3)机器人按照最优的全局路径规划行进，采集机器人的实时位置，拍摄包含实时位置和下一全局路径点的局部三维地图，利用局部三维地图更新全局三维地图得到实时三维地图；(4)在...

【技术特征摘要】
1.一种三维避障的室内机器人导航方法，其特征在于，包括：(1)采集机器人的三维模型、机器人行进的初始位置和终点位置，以及包含初始位置和终点位置的全局三维地图；(2)根据初始位置、终点位置和全局三维地图进行全局路径规划，生成一系列全局路径点，在每一全局路径点处进行三维障碍物碰撞检测，若不会发生碰撞，则得到最优的全局路径规划，若会发生碰撞，则根据初始位置、终点位置和全局三维地图重新进行全局路径规划直至避开障碍物，得到最优的全局路径规划；(3)机器人按照最优的全局路径规划行进，采集机器人的实时位置，拍摄包含实时位置和下一全局路径点的局部三维地图，利用局部三维地图更新全局三维地图得到实时三维地图；(4)在行进过程中对下一全局路径点进行三维障碍物碰撞检测，若会发生碰撞，则以实时三维地图为全局三维地图，以机器人实时位置为初始位置，返回步骤(2)，若不会发生碰撞，则继续行进直至达到终点位置，实现了机器人的自主导航与三维避障。2.如权利要求1所述的一种三维避障的室内机器人导航方法，其特征在于，所述三维障碍物碰撞检测的具体实现方式为：利用机器人的三维模型构建模型二叉树结构，利用全局三维地图构建全局二叉树结构，计算全局路径点处模型二叉树结构的球体和全局二叉树结构的球体之间的球心距离，若该距离大于等于模型二叉树结构和全局二叉树结构之间的距离，则三维模型和全局三维地图没有相交，不会发生碰撞，否则会发生碰撞。3.如权利要求1或2所述的任意一种三维避障的室内机器人导航方法，其特征在于，进行三维障碍物碰撞检测之前所述方法还包括将机器人的三维模型划分成二维模型，对二维模型进行二维障碍物碰撞检测。4.一种三维避...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶文兵，郑龙玉，熊雄，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42