轨迹规划方法与系统技术方案

本公开涉及一种轨迹规划方法与系统，通过自走装置及计算装置执行以下步骤：自走装置于路径上行走形成移动轨迹，而计算装置取得自走装置的感测模块在路径上产生的感测数据文件，将感测数据文件导入同步定位与地图构建演算法后，可建构对应路径的地图，若导入路径闭环演算法后，可取得每一单位时间的姿态信息，并形成最佳化轨迹，导入制图定位演算法时可构成参考轨迹，判断参考轨迹是否趋近于最佳化轨迹，根据趋近于最佳化轨迹的参考轨迹得到能够导入自走装置的参数，使自走装置于路径上行走的移动轨迹对应于前述参考轨迹。

Track planning method and system

【技术实现步骤摘要】
轨迹规划方法与系统
本公开涉及一种自走装置轨迹规划的技术，特别涉及一种采用经优化的轨迹为基础来修正制图定位演算法的参数的轨迹规划方法与系统。
技术介绍
近年来人工智能(AI)产业蓬勃发展，市面上陆陆续续有相关产品出现，其中之一为应用在服务型机器人的运行上，包括使用服务型机器人执行巡逻、导引、递送文件等工作，其中的核心技术之一为室内定位导航，在进行室内定位导航时，需要事先执行及时模拟定位建图，如一种同步定位与地图构建(Simultaneouslocalizationandmapping，SLAM)技术，但是SLAM的效果好坏将影响机器人运行的能力。在现有技术中，在所述SLAM的机制中，主要包括先采用外部的高阶摄影机对机器人录影，并建立此机器人在特定场合中的室内定位导航图。传统执行实时模拟同步定位与地图构建制作室内定位导航图时，因为要取得高分辨率影像，需要用多部高分辨率摄影机录制真实的轨迹，如此，相关软硬件设备相当昂贵，并可能依场地大小需架设更多的摄影机。并且，若是想要更换场地，则又需要重新布设所有摄影机。
技术实现思路
本申请公开一种轨迹规划方法与系统，根据技术目的，所述方法使用一路径闭环(loopclosure)演算法演算得出一最佳化轨迹，以此比较通过制图定位(CartographerLocalization)演算法得到的参考轨迹，判断参考轨迹是否趋近于最佳化轨迹，根据趋近于最佳化轨迹的参考轨迹得到导入自走装置运行在所述路径上的参数。根据方法实施例，适用于一自走装置，自走装置于一路径上行走形成一移动轨迹，轨迹规划方法包括通过一计算装置取得一自走装置的感测模块在一路径上产生的感测数据文件，将感测数据文件导入同步定位与地图构建演算法，以建构对应所述路径的地图，再将感测数据文件导入一路径闭环演算法取得每一单位时间的姿态信息，以于所述地图构成一最佳化轨迹。接着，将所取得感测数据文件导入制图定位演算法，能取得每一单位时间的姿态信息，并于所述地图构成一参考轨迹，参考轨迹对应于自走装置于路径的一移动轨迹。之后比对参考轨迹及最佳化轨迹，由计算装置判断参考轨迹是否趋近于最佳化轨迹，若判定参考轨迹趋近于最佳化轨迹，则将制图定位演算法中的参数导入自走装置。若判定参考轨迹不趋近于最佳化轨迹时，则调整制图定位演算法中的参数，重新以制图定位演算法演算出新的参考轨迹，同样再与最佳化轨迹比对，再判断新的参考轨迹是否趋近最佳化轨迹，重复演算，直到得到趋近最佳化轨迹的参考轨迹，再将对应前述参考轨迹的制图定位演算法中的参数导入自走装置，让自走装置根据此参数运行在所述路径上。进一步地，所述感测数据文件包括多个对应于时间、位置与方向性的感测数据，而这些感测数据可由感测模块的光学雷达(LiDAR)、惯性测量单元(IMU)与一里程计(Odometer)的至少其中之一所产生。进一步地，所述比较参考轨迹与最佳化轨迹的方式是以一差异分布方法实现，在此差异分布方法中，会计算参考轨迹相对于最佳化轨迹在每个单位时间的姿态信息误差值，经得出在多个单位时间的多组姿态信息误差值，可以得到姿态信息误差值的多个误差范围的分布比例。经取出误差范围的最小误差范围的分布比例，可与一预设分布比例比较，以此判断参考轨迹是否趋近于最佳化轨迹。进一步地，于轨迹规划方法中，是以一低延迟的原则调整制图定位演算法中的参数。根据轨迹规划系统的实施例，轨迹规划系统包括自走装置，其中自走装置设有感测模块，用以感测自走装置在路径上的地形地物，产生感测数据文件；轨迹规划系统亦包括一计算装置，取得感测数据文件，便可依据上述实施例中的轨迹规划方法执行，以取得最趋近于最佳化轨迹的参考轨迹，并将对应前述参考轨迹的该制图定位演算法中的参数导入自走装置。本公开提出的轨迹规划方法与系统为采用同步定位与地图构建演算法，以其中路径闭环演算法将自走装置运行的轨迹做全局的调整后产生出最佳化轨迹，用以比对根据感测数据文件以一制图定位演算法得出的参考轨迹，能检测出以相关参数的轨迹定位效果的优劣，并能取代现有技术中需要架设高阶摄影机等设备所产生的成本。为了能更进一步了解本专利技术为实现既定目的所采取的技术、方法及技术效果，请参阅以下有关本专利技术的详细说明、附图，相信本专利技术的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而说明书附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。附图说明图1显示为轨迹规划方法中自走装置于一路径上运行的情境示意图；图2显示自走装置在一室内场景中运行的情境示意图；图3显示轨迹规划方法的流程实施例图；图4显示在轨迹规划方法中以最佳化轨迹与参考轨迹在每个单位时间的姿态信息误差值的实施例示意图；图5显示在轨迹规划方法中执行差异分布方法的流程实施例图。附图标记说明：自走装置10计算装置12感测模块11光学雷达101惯性测量单元102里程计103控制单元105通信单元107路径100起点a终点b佳化轨迹40参考轨迹401时间t0,t1,t2,tn距离误差值d0,d1,d2,dn最佳化位置s0,s1,s2,sn参考位置p0,p1,p2,pn步骤S301～S321轨迹规划流程步骤S501～S509差异分布方法的流程具体实施方式本公开提出一种轨迹规划方法与系统，适用于通过内部感测器感测四周环境与运行路径的自走装置，可参考图1所示有一自走装置10在一路径100上行走的情境示意图，其中自走装置10在一路径100行走形成一移动轨迹(图未示出)，而自走装置10中设有感测模块11，用于感测自走装置10在路径100上的地形地物，产生一感测数据文件。其中感测数据文件包括多个对应于时间、位置与方向性的感测数据，根据一实施例，这些感测数据是由感测模块11中的光学雷达(LightDetectionandRanging，LiDAR)101、惯性测量单元(InertialMeasurementUnit，IMU)102与里程计(Odometer)103的至少其中之一所产生。其中，光学雷达101是以光探测达到测距目的感测器，利用脉冲光扫描自走装置10到四周环境地形地物的距离，根据接收到的光波数据可以建构四周环境的三维信息，可以实现定位自走装置10的目的。惯性测量单元102是可以感测到机器人姿态的惯性导航仪，可利用加速度计(accelerometer)和陀螺仪(gyroscope)等感测器测量自走装置10的姿态信息(pose)，其中记录的数据例如自走装置10在三个轴向的角速度与加速度。自走装置10另设有可以感测自走装置巡航里程的里程计103，若应用在以轮轴驱动的自走装置10上，里程计103即根据轮轴的圆周与转速等数据计算自走装置10的里程数，也可得到方向数据。自走装置10设有控制单元105及通信单元107，控制单元105电性连接感测模块11，其中可运行一作业系统，如一种机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨迹规划方法，适用于一自走装置，其特征在于，该自走装置于一路径上行走形成一移动轨迹，该轨迹规划方法包括：/n取得该自走装置的一感测模块在该路径上产生的一感测数据文件；/n将该感测数据文件导入一同步定位与地图构建演算法，以建构对应该路径的一地图；/n将该感测数据文件导入一路径闭环演算法，取得每一单位时间的姿态信息，并于该地图构成一最佳化轨迹；/n将该感测数据文件导入一制图定位演算法，取得每一单位时间的姿态信息，并于该地图构成一参考轨迹，该参考轨迹对应于该自走装置于该路径的该移动轨迹；/n比对该参考轨迹及该最佳化轨迹，以判断该参考轨迹是否趋近于该最佳化轨迹；以及/n如否，则调整该制图定位演算法中的参数；/n如是，则将该制图定位演算法中的参数导入该自走装置。/n

【技术特征摘要】
20180822 TW 1071293091.一种轨迹规划方法，适用于一自走装置，其特征在于，该自走装置于一路径上行走形成一移动轨迹，该轨迹规划方法包括：
取得该自走装置的一感测模块在该路径上产生的一感测数据文件；
将该感测数据文件导入一同步定位与地图构建演算法，以建构对应该路径的一地图；
将该感测数据文件导入一路径闭环演算法，取得每一单位时间的姿态信息，并于该地图构成一最佳化轨迹；
将该感测数据文件导入一制图定位演算法，取得每一单位时间的姿态信息，并于该地图构成一参考轨迹，该参考轨迹对应于该自走装置于该路径的该移动轨迹；
比对该参考轨迹及该最佳化轨迹，以判断该参考轨迹是否趋近于该最佳化轨迹；以及
如否，则调整该制图定位演算法中的参数；
如是，则将该制图定位演算法中的参数导入该自走装置。


2.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，该感测数据文件包括多个对应于时间、位置与方向性的感测数据。


3.如权利要求2所述的轨迹规划方法，其特征在于，所述多个感测数据是由该感测模块的一光学雷达、一惯性测量单元与一里程计的至少其中之一所产生。


4.如权利要求1所述的轨迹规划方法，其特征在于，以一差异分布方法比对该参考轨迹及该最佳化轨迹。


5.如权利要求4所述的轨迹规划方法，其特征在于，于该差异分布方法中，计算该参考轨迹相对于该最佳化轨迹在每个单位时间的一姿态信息误差值，以取得该姿态信息误差值的多个误差范围的分布比例。


6.如权利要求5所述的轨迹规划方法，其特征在于，取出该误差范围的一最小误差范围的分布比例与一预设分布比例比较，以判断该参考轨迹是否趋近于该最佳化轨迹。


7.如权利要求6所述的轨迹规划方法，其特征在于，若该最小误差范围的分布比例小于该预设分布比例，则调整该制图定位演算法中的参数，再将该感测数据文件导入已调整参数的该制图定位演算法，以重新取得每一单位时间的姿态信息，得出一新的参考轨迹，再次比对该新的参考轨迹及该最佳化轨迹后，取得一新的最小误差范围的分布比例；当该新的最小误差范围中的分布比例大于该预设分布比例，则将已调整参数的该制图定位演算法中的参数导入该自走装置。


8.如权利要求7所述的轨迹规划方法，其特征在于，以一低延迟的原则调整该制图定位演算法中的参数。

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【专利技术属性】
技术研发人员：吴嘉修，
申请(专利权)人：和硕联合科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71