一种改进的轮式机器人路径规划方法技术

本发明专利技术涉及一种改进的轮式机器人路径规划方法，包括步骤1：获得轮式机器人所在环境的地图文件；步骤2：判断轮式机器人当前所在位置是否在规划路径上，若是，则将当前位置点设为起始点，然后执行步骤3，否则，轮式机器人运动到规划路径上，将轮式机器人在规划路径上的坐标点设置为起始点，然后执行步骤3；步骤3：使用当前路径点进行路径规划，获得规划路径；步骤4：过滤冗余路径点，然后执行步骤5；步骤5：使用新的路径点进行路径规划，获得优化后的规划路径。与现有技术相比，本发明专利技术具有效率高、补充了现有Dijkstra方法不足等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的轮式机器人路径规划方法
本专利技术涉及机器人路径规划
，尤其是涉及一种改进的轮式机器人路径规划方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，各类智能机器人应需而生，如扫地机器人、巡检机器人等，这些智能机器人可以替工作人员在高危区域完成任务、解放人们的双手，这些机器人可以应用在家居、工业、商务、快递分拣等多种行业。而机器人要想实现智能就要实现智能化的路径规划，所以路径规划就成为了机器人技术的重中之重。Dijkstra方法最为一种最短路径规划方法，得到了广泛的应用。该方法从起始点开始，采用贪心方法的策略，每次遍历到起始点距离最近且未访问过的顶点的邻接节点，直到扩展到终点为之。现有技术中的Dijkstra方法选取的路径点较多，往往有很多冗余的路径点，例如图1中的情况，多个路径点都处于同一条直线上，Dijkstra方法依然要对每个路径点进行最近邻接节点的判断，浪费了计算资源，路径规划的效率较低。中国专利CN110162041A中公开了一种基于自适应遗传方法的机器人路径规划方法，包括，构建栅格地图作为机器人的环境模型，采用改进遗传方法优化中间节点，再用Dijkstra求最短路方法补齐节点间的路径，该方法使用Dijkstra方法求解路径点之间的最短路径，在求解最短路径时未考虑路径点的过滤，直接对所有路径点进行求解，使得路径规划方法的效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种效率高、补充了Dijkstra方法不足的改进轮式机器人路径规划方法。<br>本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种改进的轮式机器人路径规划方法，包括：步骤1：获得轮式机器人所在环境的地图文件；步骤2：判断轮式机器人当前所在位置是否在规划路径上，若是，则将当前位置点设为起始点，然后执行步骤3，否则，轮式机器人运动到规划路径上，将轮式机器人在规划路径上的坐标点设置为起始点，然后执行步骤3；步骤3：使用当前路径点进行路径规划，获得规划路径；步骤4：过滤冗余路径点，然后执行步骤5；步骤5：使用新的路径点进行路径规划，获得优化后的规划路径。优选地，所述的地图文件包括路径点坐标、路径线的起点位置和终点位置以及以任意路径点为起点，与该起点相邻的路径点信息。更加优选地，所述的步骤2中判断轮式机器人是否在规划路径上的具体方法为：首先获取轮式机器人在当前环境中的坐标位置，然后计算该坐标与邻近路径线之间的距离，若距离在预设距离阈值内，则判断轮式机器人处于规划路径上，否则，判断轮式机器人处于规划路径之外。更加优选地，所述的预设距离阈值为[0,0.01m]。更加优选地，所述的轮式机器人运动到规划路径上的具体方法为：通过轮式机器人当前位置坐标寻找最近的路径线，计算当前位置坐标与该路径线之间的垂足坐标，然后轮式机器人运动到该垂足坐标处，同时将该垂足坐标点作为新的路径点。更加优选地，所述的轮式机器人直线运动到垂足坐标处。更加优选地，所述的步骤4具体为：从规划路径的起始点开始，选取起始点在内的三个节点进行迭代，这三个节点依次设置为起始点、中间点和结束点，判断这三个节点是否在一条直线上，若是，则将中间点过滤，将结束点设置为新的起始点，然后从新的起始点处依次选取三个节点进行迭代，否则，将中间点设置为新的起始点，然后从新的起始点处依次选取三个节点进行迭代，直到所有节点均完成迭代。更加优选地，所述的步骤4中判断三个节点是否在一条直线上的具体方法为：起始点与中间点以及中间点与结束点之间共有两个路径线向量，通过向量法求解两个路径线向量之间的夹角θ，若夹角处于预设角度阈值内，则判断这三个节点处于同一直线上，否则，判断这三个节点未处于同一直线上。更加优选地，所述的预设角度阈值为[0,10°]。优选地，所述的步骤5具体为：使用Dijkstra方法对过滤冗余节点后的新的路径点集合进行路径规划，获得规划路径。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一、效率高：本专利技术中的路径规划方法设有过滤冗余节点步骤，通过该步骤过滤路径点集合中的冗余节点，提高了路径规划时的效率。二、补充了Dijkstra方法的不足：本专利技术中的路径规划方法增加了对轮式机器人当前位置是否在规划路径上的判断，不充了现有技术中Dijkstra方法的不足，可以广泛运用到轮式机器人的路径规划应用中。附图说明图1为现有Dijkstra方法进行路径规划的示意图；图2为本专利技术中路径规划方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例中轮式机器人所在位置处于规划路径上时的结构示意图；图4为本专利技术实施例中轮式机器人所在位置不在规划路径上时的结构示意图；图5为本专利技术实施例中θ不满足预设角度阈值时的规划路径示意图；图6为本专利技术实施例中过滤中间点时的规划路径示意图；图7为本专利技术实施例中过滤中间点后的规划路径示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。一种改进的轮式机器人路径规划方法，其流程如图2所示，包括：步骤1：获得轮式机器人所在环境的地图文件，地图文件包括路径点坐标、路径线的起点位置和终点位置以及以任意路径点为起点，所有与该起点相邻的路径点信息；步骤2：判断轮式机器人当前所在位置是否在规划路径上，若是，则执行步骤3，否则，轮式机器人运动到规划路径上，然后执行步骤3；判断轮式机器人是否在规划路径上的具体方法为：首先获取轮式机器人在当前环境中的坐标位置，然后计算该坐标与邻近路径线之间的距离，若距离在预设距离阈值内，则判断轮式机器人处于规划路径上，否则，判断轮式机器人处于规划路径之外。本实施例中的预设距离阈值为[0,0.01m]。轮式机器人运动到规划路径上的具体方法为：通过轮式机器人当前位置坐标寻找最近的路径线，计算当前位置坐标与该路径线之间的垂足坐标，然后轮式机器人直线运动到该垂足坐标处，同时将该垂足坐标点作为新的路径点。当轮式机器人处于规划路径上时的路径规划示意如图3所示，假设小车要从当前位置运动到5号路径点处，因为轮式机器人已经位于规划路径上，所以直接将轮式机器人的当前位置点设置为0号路径点，然后执行后续步骤。当轮式机器人不在规划路径上时的路径规划示意图如图4所示，这种场景下轮式机器人寻找距离最近的路径线，然后获得与该路径线的垂足坐标，运动到该垂足坐标处，然后将该垂足坐标点设置为0号路径点，最后再执行后续步骤。步骤3：使用当前路径点进行路径规划，获得规划路径；步骤4：过滤冗余路径点，然后执行步骤5；具体为：从规划路径的起始点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的轮式机器人路径规划方法，其特征在于，包括：/n步骤1：获得轮式机器人所在环境的地图文件；/n步骤2：判断轮式机器人当前所在位置是否在规划路径上，若是，则将当前位置点设为起始点，然后执行步骤3，否则，轮式机器人运动到规划路径上，将轮式机器人在规划路径上的坐标点设置为起始点，然后执行步骤3；/n步骤3：使用当前路径点进行路径规划，获得规划路径；/n步骤4：过滤冗余路径点，然后执行步骤5；/n步骤5：使用新的路径点进行路径规划，获得优化后的规划路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种改进的轮式机器人路径规划方法，其特征在于，包括：
步骤1：获得轮式机器人所在环境的地图文件；
步骤2：判断轮式机器人当前所在位置是否在规划路径上，若是，则将当前位置点设为起始点，然后执行步骤3，否则，轮式机器人运动到规划路径上，将轮式机器人在规划路径上的坐标点设置为起始点，然后执行步骤3；
步骤3：使用当前路径点进行路径规划，获得规划路径；
步骤4：过滤冗余路径点，然后执行步骤5；
步骤5：使用新的路径点进行路径规划，获得优化后的规划路径。


2.根据权利要求1所述的一种改进的轮式机器人路径规划方法，其特征在于，所述的地图文件包括路径点坐标、路径线的起点位置和终点位置以及以任意路径点为起点，与该起点相邻的路径点信息。


3.根据权利要求2所述的一种改进的轮式机器人路径规划方法，其特征在于，所述的步骤2中判断轮式机器人是否在规划路径上的具体方法为：
首先获取轮式机器人在当前环境中的坐标位置，然后计算该坐标与邻近路径线之间的距离，若距离在预设距离阈值内，则判断轮式机器人处于规划路径上，否则，判断轮式机器人处于规划路径之外。


4.根据权利要求3所述的一种改进的轮式机器人路径规划方法，其特征在于，所述的预设距离阈值为[0,0.01m]。


5.根据权利要求2所述的一种改进的轮式机器人路径规划方法，其特征在于，所述的轮式机器人运动到规划路径上的具体方法为：
通过轮式机器人当前位置坐标寻找最近的路径线，计算当前位置坐标与...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴剑敏，江飞，黄致远，常伟，黄一铖，门继学，陈艳，徐成斯，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海;31