机器人位置与规划路径的关系计算方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种机器人位置与规划路径的关系计算方法及系统。机器人位置与规划路径的关系计算方法包括：获取机器人的当前位置、规划路径和逼近规划路径的目标直线段；在目标直线段上，确定与当前位置的距离满足第一预设距离要求的目标坐标点；根据目标坐标点在目标直线段上的位置、目标直线段的第一目标端点和第二目标端点，在规划路径上由第一目标端点和第二目标端点构成的闭区间内确定初始坐标点；以初始坐标点为初始值，计算当前位置与规划路径的距离和当前位置在规划路径上的投影点。本发明专利技术实施例解决了实时规划路径上投影点计算的问题，满足机器人控制的实时性、高精度要求。

【技术实现步骤摘要】
机器人位置与规划路径的关系计算方法及系统
本专利技术实施例涉及智能控制技术，尤其涉及一种机器人位置与规划路径的关系计算方法及系统。
技术介绍
机器人循迹行驶指控制机器人按规划路径进行行驶的方法。循迹中常用样条曲线描述路径。如图1所示，对于给定样条曲线，控制系统通过实时计算机器人当前位置与规划路径间的关系(包括距离和垂足)，调整控制量(速度、方向)，达到循迹前进的目的。现有技术中，机器人位置与规划路径的关系计算方法包括以下几步：一、上位机负责路线规划，将规划路径输出至负责控制的下位机；二、下位机根据机器人的当前位置和接收到的规划路径，计算机器人的当前位置与规划路径间的关系，即确定机器人的当前位置至样条曲线的距离、投影点(垂足)，如图1所示。下位机在计算上述关系时一般采用递归方法，即令规划路径由定义，其中，u为规划路径上的单位，x、y为空间坐标。令机器人的当前位置与规划路径接近，采用Raphson-Newton方法或其变形，递归，使得距离，即或最小，其中，(xp,yp)是机器人的当前位置。在采用Raphson-Newton方法求最小值的过程中，如果初始值不佳，会导致计算时间较长，难以满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人位置与规划路径的关系计算方法，其特征在于，包括：获取机器人的当前位置、规划路径和逼近所述规划路径的目标直线段，所述目标直线段的两个端点在所述规划路径上；在所述目标直线段上，确定与当前位置的距离满足第一预设距离要求的目标坐标点；根据所述目标坐标点在所述目标直线段上的位置、目标直线段的第一目标端点和第二目标端点，在规划路径上由第一目标端点和第二目标端点构成的闭区间内确定初始坐标点；以所述初始坐标点为初始值，计算当前位置与规划路径的距离和当前位置在规划路径上的投影点。

【技术特征摘要】
1.一种机器人位置与规划路径的关系计算方法，其特征在于，包括：获取机器人的当前位置、规划路径和逼近所述规划路径的目标直线段，所述目标直线段的两个端点在所述规划路径上；在所述目标直线段上，确定与当前位置的距离满足第一预设距离要求的目标坐标点；根据所述目标坐标点在所述目标直线段上的位置、目标直线段的第一目标端点和第二目标端点，在规划路径上由第一目标端点和第二目标端点构成的闭区间内确定初始坐标点；以所述初始坐标点为初始值，计算当前位置与规划路径的距离和当前位置在规划路径上的投影点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取逼近所述规划路径的目标直线段，包括：获取逼近所述规划路径的多条直线段，所述多条直线段中每条直线段的两个端点在所述规划路径上；在所述多条直线段中，确定与当前位置的距离满足第二预设距离要求的目标直线段。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述多条直线段中，确定与当前位置的距离满足第二预设距离要求的目标直线段，包括：计算当前位置到每条直线段的最短距离；在当前位置到每条直线段的最短距离中，确定最短的最短距离对应的目标直线段。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标坐标点在所述目标直线段上的位置、目标直线段的第一目标端点和第二目标端点，在规划路径上由第一目标端点和第二目标端点构成的闭区间内确定初始坐标点，包括：计算所述目标坐标点与第一目标端点us之间的第一线段长度Ls；计算所述目标坐标点与第二目标端点ue之间的第二线段长度Le；根据公式计算规划路径上由第一目标端点us和第二目标端点ue构成的闭区间内的初始坐标点u0。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述初始坐标点为初始值，计算当前位置与规划路径的距离和当前位置在规划路径上的投影点，包括：以所述初始坐标点为初始值，采用牛顿-拉弗森方法更新规划路径上的坐标点，以使当前位置到更新后的坐标点的距离是当前位置到所述规划路径的距离的最小值；如果更新后的坐标点的递归方向与其前一坐标点的递归方向不同，将更新后的坐标点和前一坐标点中的较小者构成初始区域范围的左边界，较大者构成初始区域范围的右边界；在所述初始区域范围中，计算当前位置与规划路径的距离和当前位置在规划路径上的投影点。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述初始区域范围中，计算当前位置与规划路径的距离和当前位置在规划路径上的投影点，包括：计算左边界与当前位置的左侧距离，右边界与当前位置的右侧距离，以及左边界和右边界的中点与当前位置的中心距离；如果中心距离小于左侧距离和右侧距离，并且左侧距离和右侧距离减去中心距离得到的差值均大于等于预设距离阈值，更新左边界或右边界，以缩小初始区域范围，返回执行左侧距离、右侧距离和中心距离的计算操作；如果中心距离小于左侧距离和右侧距离，并且左侧距离和右侧距离减去中心距离得到的差值均小于预设距离阈值，将中心距离作为当前位置与规划路径的距离，并将所述中点作为当前位置在规划路径上的投影点；如果中心距离大于左侧距离，将左侧距离作为当前位置与规划路径的距离，并将左边界作为当前位置在规划路径上的投影点；如果中心距离大于右侧距离，将右侧距离作为当前位置与规划路径的距离，并将右边界作为当前位置在规划路径上的投影点。7.一种规划路径的直线段逼近方法，其特征在于，包括：从端点位于规划路径上的至少一条直线段中，获取一条直线段作为待处理直线段；计算待处理直线段与其端点间的规划路径之间的距离；比较待处理直线段与其端点间的规划路径之间的距离与预设阈值；如果待处理直线段与其端点间的规划路径之间的距离小于所述预设阈值，将待处理直线段作为逼近所述规划路径的直线段；如果待处理直线段与其端点间的规划路径之间的距离大于等于所述预设阈值，删除待处理直线段并保留待处理直线段的两个端点；在待处理直线段的两个端点间的规划路径上选取至少一个坐标点，在待处理直线段的两个端点和至少一个坐标点中，以相邻坐标点为端点构成新的直线段；返回执行新的待处理直线段的获取操作，直到全部直线段处理完成。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在从端点位于规划路径上的至少一条直线段中，获取一条直线段作为待处理直线段之前，还包括：选取所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于炀，何驭西，
申请(专利权)人：智久厦门机器人科技有限公司上海分公司，
类型：发明
国别省市：上海,31