一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法及系统。一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法，包括如下步骤：获取栅格地图信息以及连接起始点和目标点的折线路径；根据折线路径设定多段五阶贝塞尔曲线，每段五阶贝塞尔曲线为五次多项式，以每段五阶贝塞尔曲线的六个控制点作为优化变量，多段五阶贝塞尔曲线的平滑性作为优化目标，建立线性等式约束条件和线性不等式约束条件；采用二次规划算法进行求解，获得连接起始点和目标点的最优平滑路径。本发明专利技术在折线路径的基础上，建立基于五阶贝塞尔曲线的凸优化模型，设计二次规划算法快速优化得到平滑路径，整个过程计算量小、精确度高，确保了机器人运动的平稳性。稳性。稳性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法及系统


[0001]本专利技术涉及移动机器人
，尤其涉及一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法及系统。

技术介绍

[0002]移动机器人技术是国家工业化与信息化进程中的关键技术和重要推动力，现已广泛应用于农业生产、海洋开发、社会服务、娱乐、交通运输、医疗康复、航天和国防以及宇宙探索等领域。因此，移动机器人相关各类技术吸引了各国研究者的深入研究。移动机器人在含有静态和动态障碍物的环境中，具有感知环境信息和自身状态完成复杂任务的能力。在导航过程中，移动机器人对周围环境进行准确建模，实现自身的定位，规划从起点到目标点的全局路径以及实时动态响应环境变化的局部轨迹。在这些研究中，移动机器人导航技术是最受关注的问题之一。移动机器人从起点运动到目标点，离不开全局路径规划，全局路径规划是指依据某个或某些性能指标，例如工作代价最小、行走路线最短、行走时间最短等，在运动空间中找到一条从起始点到目标点、避开障碍物的最优或者接近最优的路径。移动机器人的平滑路径规划是指依据平滑性指标，在全局折线路径的基础上规划出一条连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法，其特征在于，包括如下步骤：S1获取栅格地图信息以及连接起始点和目标点的折线路径；S2根据折线路径设定多段五阶贝塞尔曲线，每段五阶贝塞尔曲线为五次多项式，以每段五阶贝塞尔曲线的六个控制点作为优化变量，多段五阶贝塞尔曲线的平滑性作为优化目标，建立线性等式约束条件和线性不等式约束条件；S3采用二次规划算法进行求解，获得连接起始点和目标点的最优平滑路径。2.根据权利要求1所述的一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法，其特征在于，所述栅格地图信息包括距离图和地图原点坐标。3.根据权利要求2所述的一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法，其特征在于，所述距离图包含每个栅格与障碍物的距离信息。4.根据权利要求1所述的一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法，其特征在于，所述接收连接起始点和目标点的折线路径后，还包括如下步骤：S12判断折线路径是否为新生成，若是，则对路径点进行预处理，进入步骤S2；否则继续等待接收折线路径。5.根据权利要求1所述的一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法，其特征在于，所述步骤S2，具体包括如下步骤：根据折线路径设定多段五阶贝塞尔曲线，第i段五阶贝塞尔曲线方程表示为：其中，参数u
i
∈[0，1]，六个控制点包括路径起点p0、终点p5以及位于起点与终点之间从该起点至终点依次排布的四个中间控制点p1、p2、p3和p4；贝塞尔曲线的两个端点S
i
(0)、S
i
(1)的位置、一阶导数、二阶导数与控制点满足如下关系式：S
i
(0)＝P0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
S
i
(1)＝P5S
′
i
(0)＝5(P1‑
P0)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
S
′
i
(1)＝5(P5‑
P4)S
″
i
(0)＝20(P0‑
2P1+P2)
ꢀꢀ
S
″

【专利技术属性】
技术研发人员：周洋，靳兴来，冯艳晓，朱世强，裴翔，王国成，
申请(专利权)人：杭州国辰机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：