一种基于飞行走廊和贝塞尔曲线的无人飞行器轨迹生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于飞行走廊和贝塞尔曲线的无人飞行器轨迹生成方法，属于机器人运动规划领域。本发明专利技术的轨迹生成方法可以在保证避障的前提下使机器人满足加速度连续的运动约束，且平均速度较快。具体流程为：通过深度相机传感器/激光雷达传感器，或者全局已知信息，获得周围的地图点云信息，构建栅格化的障碍物地图，使用A*算法规划出一条无碰且最优的路径，基于A*规划的路径生成机器人可运动的无碰撞的飞行走廊，最后在飞行走廊中生成贝塞尔曲线，供机器人运动。以生成安全走廊的方式将安全路径上的一系列节点转化为了一系列凸几何体(走廊块)，大幅度增加了信息量，保证了建模的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于飞行走廊和贝塞尔曲线的无人飞行器轨迹生成方法
本专利技术属于机器人运动规划领域，具体涉及一种基于飞行走廊和贝塞尔曲线的无人飞行器轨迹生成方法。
技术介绍
现今社会中机器人的应用越来越广泛，例如扫地机器人，工业机械臂，物流运输机器人，航拍无人机等等，都为人们的生活带去了许多遍历。其中无论是何种形态的机器人，只要涉及运动，就需要考虑到运动过程中的避障问题与运动平滑性问题。机器人在执行任务的时候要先进行路径规划，规划出来的路径足以避开所有的障碍物，然后再在这条已知的路径基础上做轨迹规划，规划机器人以何种速度通过路径上的每个点。这个问题就化为了路径已知下的轨迹规划。它的目的是规划机器人在路径上各点的速度以保证机器人在运动的过程中能够既不超过控制器的极限，又保证时间或者能量的最优。传统的轨迹生成方法例如minimum-snap法至少存在以下问题：(1)对时间的分配敏感。Minimum-snap需要给定运动时间，给定的时间过短时会难以求解，过长时曲线会出现弯折甚至打圈，对机器人运动不利；(2)严格遵守经过路径规划得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于飞行走廊和贝塞尔曲线的无人飞行器轨迹生成方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：获取无人飞行器所处环境的障碍物点云并实时更新，根据障碍物点云构建栅格化地图；/nS2：获取无人飞行器在栅格化地图中的目标节点，规划从起始点到目标节点的安全路径；/nS3：基于步骤S2生成的安全路径，从起始点开始向之后的节点生成走廊块，直至检测到碰撞，则完成一个走廊块的生成；将上一个走廊块的终点作为下一个走廊块的起始点，继续生成走廊块，直至达到目标节点；将生成的若干个走廊块进行膨胀，增加走廊块之间的重叠部分，最终形成飞行走廊；/nS4：基于飞行走廊建立贝塞尔曲线生成模型，将求解得到的最优贝塞尔曲线作为飞...

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行走廊和贝塞尔曲线的无人飞行器轨迹生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取无人飞行器所处环境的障碍物点云并实时更新，根据障碍物点云构建栅格化地图；
S2：获取无人飞行器在栅格化地图中的目标节点，规划从起始点到目标节点的安全路径；
S3：基于步骤S2生成的安全路径，从起始点开始向之后的节点生成走廊块，直至检测到碰撞，则完成一个走廊块的生成；将上一个走廊块的终点作为下一个走廊块的起始点，继续生成走廊块，直至达到目标节点；将生成的若干个走廊块进行膨胀，增加走廊块之间的重叠部分，最终形成飞行走廊；
S4：基于飞行走廊建立贝塞尔曲线生成模型，将求解得到的最优贝塞尔曲线作为飞行轨迹，所述飞行轨迹约束在飞行走廊内；将飞行轨迹发送至无人飞行器的飞行控制器，完成无人飞行器的飞行轨迹跟踪。


2.根据权利要求1所述的一种基于飞行走廊和贝塞尔曲线的无人飞行器轨迹生成方法，其特征在于，步骤S2采用A*算法规划从起始点到目标节点的安全路径。


3.根据权利要求1所述的一种基于飞行走廊和贝塞尔曲线的无人飞行器轨迹生成方法，其特征在于，步骤S3具体为：
S31：将安全路径上的起始点S0作为第一个走廊块的起点，将起始点向后的第一个节点S1作为第一个走廊块的终点，生成走廊块；
S32：判断步骤S31生成的走廊块是否会发生碰撞，若否，则将下一个节点作为当前走廊块的终点，对当前走廊...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘能，韩志超，高飞，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33