基于导航路径的沿边绕障路径选择方法、芯片及机器人技术

本发明专利技术公开基于导航路径的沿边绕障路径选择方法、芯片及机器人，该沿边绕障路径选择方法计算该沿边绕障路径上的每个栅格点与参考导航路径段的所有栅格点之间的最小线段距离，再将该沿边绕障路径上的每个栅格点对应计算出的最小线段距离相加并求平均值，比较每条沿边绕障路径与参考导航路径段之间的栅格点的距离平均值，用以衡量每条沿边绕障路径相对于同一条参考导航路径段的偏离程度，相比现有技术直接采用距离和值进行比较更具代表性，更能快速地表示出所述沿边绕障路径相对于同一条参考导航路径段的变化情况。简化栅格点之间的计算难度，且不需要对参考导航路径段进行拟合处理。

【技术实现步骤摘要】
基于导航路径的沿边绕障路径选择方法、芯片及机器人
本专利技术涉及机器人的
，涉及基于导航路径的沿边绕障路径选择方法、芯片及机器人。
技术介绍
地图已知情况下，运用A*或D*等全局路径规划算法，机器人根据规划好的路径前行，理论上是不会遇到障碍物的，但是现实中，由于地图有漂移误差或障碍物标记位置发生变动（比如，新增障碍物、障碍物发生了移动等因素），所以，为了避开这些动态变化的障碍物，机器人会改变A*或D*等全局路径规划算法预先规划出的局部导航方向，但往往会偏离原先规划的全局路径所指示的导航运动趋势。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于导航路径的沿边绕障路径选择方法、芯片及机器人，通过执行所述沿边绕障路径选择方法，机器人遇到障碍物后，在传感器探测的局部地图上，结合预先规划的导航路径，运用简单的统计平均计算公式，从平均偏离程度来选择相对于导航路径具备最佳拟合度的沿边绕障路径，提高机器人的局部绕障的导航成功率，且不会越沿越偏离所述导航路径。具体的技术方案如下：一种基于导航路径的沿边绕障路径选择方法，该绕障路径选择方法包括：在预先构建的地图上规划出一条导航路径；其特征在于，该绕障路径选择方法还包括：当机器人在沿着所述导航路径移动过程中碰触并探测到障碍物时，规划出用于引导机器人绕障的所有沿边绕障路径，其中，每一条沿边绕障路径对应一种沿边方向；然后，根据每条沿边绕障路径上每个的栅格点与同一条导航路径上支持机器人绕障后继续通行的参考导航路径段的所有栅格点之间的最小线段距离，选择出相对于这条参考导航路径段的平均偏离程度最小的一条沿边绕障路径，使得机器人在碰触到障碍物后按照当前选择出的沿边绕障路径行走。与现有技术相比，该技术方案利用支持机器人绕障后继续通行的参考导航路径段，去挑选出最佳沿边方向上对应的沿边绕障路径，以减小机器人在绕障过程中及绕障之后偏离原来规划的导航路径太远，有利于引导机器人沿着具有导航价值的沿边绕障路径完成当前探测的障碍物的绕障行为，提高机器人的智能导航能力和绕障能力。相对于最小二乘法去处理类似的导航路径，本技术方案不需要对参考导航路径段进行拟合处理。进一步地，所述根据每条沿边绕障路径的每个栅格点与同一条导航路径上支持机器人绕障后继续通行的参考导航路径段的所有栅格点之间的最小线段距离，选择出相对于这条参考导航路径段的平均偏离程度最小的一条沿边绕障路径的方法具体包括：分别统计每条沿边绕障路径所包括的栅格点的数量；对于每一条沿边绕障路径，分别计算该沿边绕障路径上的每个栅格点与所述参考导航路径段的所有栅格点之间的最小线段距离，再将该沿边绕障路径上的每个栅格点对应计算出的最小线段距离相加得到相应沿边方向上的局部距离和，然后使用该沿边绕障路径所包括的栅格点的数量对相应沿边方向上的局部距离和求平均值以得到该沿边绕障路径的平均偏离量，用于表示该沿边绕障路径相对于所述参考导航路径段的平均偏离程度大小；通过比较每一条沿边绕障路径对应的平均偏离量的大小，选择出平均偏离量最小的一条沿边绕障路径作为机器人后续实际沿所述障碍物的边缘行走的路径。与现有技术相比，该技术方案比较每条沿边绕障路径与所述参考导航路径段之间的栅格点的距离平均值，用于衡量每条沿边绕障路径相对于同一条参考导航路径段的偏离程度，相比现有技术直接采用距离和值进行比较更具代表性，更能快速地表示出所述沿边绕障路径相对于同一条参考导航路径段的变化情况。进而，本技术方案计算该沿边绕障路径上的每个栅格点与所述参考导航路径段的所有栅格点之间的最小线段距离，再将该沿边绕障路径上的每个栅格点对应计算出的最小线段距离相加并求平均值，相对于最小二乘法通过对拟合直线求平方和以获取实际值与拟合直线函数之间的代表拟合效果的差距的方式，简化栅格点之间的计算难度，不需要对所述导航路径的拟合处理，且不需要对参考导航路径段进行拟合处理。进一步地，所述沿边绕障路径是用于引导机器人沿着所述障碍物的边缘作顺时针方向上的沿边行走的左沿边绕障路径，或所述沿边绕障路径是用于引导机器人沿着所述障碍物的边缘作逆时针方向上的沿边行走的右沿边绕障路径。从而规划出机器人绕障碍物在地图投影的轮廓边缘行走所需沿边路径。适应机器人探测并沿边行走于不同障碍物之间。进一步地，在比较每一条沿边绕障路径对应的平均偏离量的大小的过程中，若存在两条或两条以上的沿边绕障路径对应的平均偏离量相等，则随机选择一条条沿边绕障路径作为机器人在当前位置规划的实际沿所述障碍物的边缘行走的路径。提高机器人处理沿边绕障路径的效率。进一步地，所述用于引导机器人绕障的沿边绕障路径的具体规划方法包括：步骤1、在机器人的传感器的探测范围内，沿着机器人的当前移动方向，通过邻域搜索的方式搜索出一对相邻接的空闲栅格点和障碍栅格点；然后在这对相邻接的空闲栅格点和障碍栅格点中，将空闲栅格点配置为沿边搜索中心，同时将障碍栅格点配置为沿边搜索起点；步骤2、从沿边搜索起点开始沿着预设沿边方向在沿边搜索中心的邻域中搜索出候选沿边行为点时，将候选沿边行为点更新为所述沿边搜索中心，再使用更新前的所述沿边搜索中心更新为所述沿边搜索起点，并将更新前的所述沿边搜索中心连接到对应沿边方向上的沿边绕障路径中，以引导机器人沿障碍物边缘行走；步骤3、重复执行步骤2，直到最新连接出的沿边绕障路径满足预设沿边绕障碍条件。与现有技术相比，本技术方案在机器人检测并触碰到障碍物后，从该障碍物出发，朝着机器人的当前移动方向，往机器人的当前位置逐个邻域栅格的搜索，直到搜索出一对相邻的参考空闲栅格点和参考障碍栅格点，再以参考空闲栅格点为中心、参考障碍栅格点为起点进行既定沿边方向上的邻域搜索，实现分别沿着各个沿边方向搜索出支持机器人沿障碍物边缘行走的沿边绕障路径，加快沿边越过当前碰触并检测到的障碍物，进而通过逐个栅格地搜索邻域的方式提高机器人绕障的成功率。进一步地，在步骤1中，所述通过邻域搜索的方式搜索出一对相邻接的空闲栅格点和障碍栅格点的方法具体包括：步骤11、获取所述障碍物在二维栅格地图中覆盖到的障碍栅格点的集合，再从中挑选出距离机器人的当前位置最近的障碍栅格点，并将距离机器人的当前位置最近的障碍栅格点设置为用于邻域搜索的搜索中心；步骤12、判断所述搜索中心在所述当前移动方向上对应搜索的邻域栅格点是否为空闲栅格点，是则进入步骤13，否则进入步骤14；步骤13、确定将搜索出的空闲栅格点配置为沿边搜索中心，并将所述搜索中心配置为沿边搜索起点，其中，这个最新配置的沿边搜索中心和最新配置的沿边搜索起点是一对相邻接的栅格点；步骤14、若步骤12在所述当前移动方向上搜索的邻域栅格点都是障碍栅格点，则将步骤12对应搜索到的邻域栅格点中距离步骤12所述的搜索中心最近的邻域栅格点更新为步骤12所述的搜索中心，然后返回步骤12，其中，步骤12搜索的栅格点不属于重复搜索的栅格点。与现有技术相比，该技术方案基于实时探测到的障碍栅格点的集合，从最接近机器人的当前位置的障碍栅格点作为第一个搜索中心进行邻域搜索，以实现最大限度地接近障碍物的轮廓线；然后通过迭代执行步骤1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于导航路径的沿边绕障路径选择方法，该绕障路径选择方法包括：在预先构建的地图上规划出一条导航路径；其特征在于，该绕障路径选择方法还包括：/n当机器人在沿着所述导航路径移动过程中碰触并探测到障碍物时，规划出用于引导机器人绕障的所有沿边绕障路径，其中，每一条沿边绕障路径对应一种沿边方向；/n然后，根据每条沿边绕障路径上每个的栅格点与预先规划的导航路径上支持机器人绕障后继续通行的参考导航路径段的所有栅格点之间的最小线段距离，选择出相对于这条参考导航路径段的平均偏离程度最小的一条沿边绕障路径，使得机器人在碰触到障碍物后按照当前选择出的沿边绕障路径行走。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于导航路径的沿边绕障路径选择方法，该绕障路径选择方法包括：在预先构建的地图上规划出一条导航路径；其特征在于，该绕障路径选择方法还包括：
当机器人在沿着所述导航路径移动过程中碰触并探测到障碍物时，规划出用于引导机器人绕障的所有沿边绕障路径，其中，每一条沿边绕障路径对应一种沿边方向；
然后，根据每条沿边绕障路径上每个的栅格点与预先规划的导航路径上支持机器人绕障后继续通行的参考导航路径段的所有栅格点之间的最小线段距离，选择出相对于这条参考导航路径段的平均偏离程度最小的一条沿边绕障路径，使得机器人在碰触到障碍物后按照当前选择出的沿边绕障路径行走。


2.根据权利要求1所述沿边绕障路径选择方法，其特征在于，所述根据每条沿边绕障路径的每个栅格点与预先规划的导航路径上支持机器人绕障后继续通行的参考导航路径段的所有栅格点之间的最小线段距离，选择出相对于这条参考导航路径段的平均偏离程度最小的一条沿边绕障路径的方法具体包括：
分别统计每一条沿边绕障路径所包括的栅格点的数量；
对于每一条沿边绕障路径，分别计算该沿边绕障路径上的每个栅格点与所述参考导航路径段的所有栅格点之间的最小线段距离，再将该沿边绕障路径上的每个栅格点对应计算出的最小线段距离相加得到相应沿边方向上的局部距离和，然后使用该沿边绕障路径所包括的栅格点的数量对相应沿边方向上的局部距离和求平均值以得到该沿边绕障路径的平均偏离量，用于表示该沿边绕障路径相对于所述参考导航路径段的平均偏离程度大小；
通过比较每一条沿边绕障路径对应的平均偏离量的大小，选择出平均偏离量最小的一条沿边绕障路径作为机器人后续实际沿所述障碍物的边缘行走的路径。


3.根据权利要求2所述沿边绕障路径选择方法，其特征在于，所述沿边绕障路径是用于引导机器人沿着所述障碍物的左边缘作顺时针方向上的沿边行走的左沿边绕障路径，或所述沿边绕障路径是用于引导机器人沿着所述障碍物的右边缘作逆时针方向上的沿边行走的右沿边绕障路径。


4.根据权利要求2所述沿边绕障路径选择方法，其特征在于，在比较每一条沿边绕障路径对应的平均偏离量的大小的过程中，若存在两条或两条以上的沿边绕障路径对应的平均偏离量相等，则随机选择一条条沿边绕障路径作为机器人后续实际沿所述障碍物的边缘行走的路径。


5.根据权利要求1所述沿边绕障路径选择方法，其特征在于，所述用于引导机器人绕障的沿边绕障路径的具体规划方法包括：
步骤1、在机器人的传感器的探测范围内，沿着机器人的当前移动方向，通过邻域搜索的方式搜索出一对相邻接的空闲栅格点和障碍栅格点；然后在这对相邻接的空闲栅格点和障碍栅格点中，将空闲栅格点配置为沿边搜索中心，同时将障碍栅格点配置为沿边搜索起点；
步骤2、从沿边搜索起点开始沿着预设沿边方向在沿边搜索中心的邻域中搜索出候选沿边行为点时，将候选沿边行为点更新为所述沿边搜索中心，同时将更新前的所述沿边搜索中心更新为所述沿边搜索起点，并将更新前的所述沿边搜索中心连接到对应沿边方向上的沿边绕障路径中，以引导机器人沿障碍物边缘行走；
步骤3、重复执行步骤2，直到最新连接出的沿边绕障路径满足预设沿边绕障碍条件。


6.根据权利要求5所述沿边绕障路径选择方法，其特征在于，在步骤1中，所述通过邻域搜索的方式搜索出一对相邻接的空闲栅格点和障碍栅格点的方法具体包括：
步骤11、获取所述障碍物在二维栅格地图中覆盖到的障碍栅格点的集合，再从中挑选出距离机器人的当前位置最近的障碍栅格点，并将距离机器人的当前位置最近的障碍栅格点设置为用于邻域搜索的搜索中心；
步骤12、判断所述搜索中心在所述当前移动方向上对应搜索的邻域栅格点是否为空闲栅格点，是则进入步骤13，否则进入步骤14；
步骤13、将搜索出的空闲栅格点配置为沿边搜索中心，并将所述搜索中心配置为沿边搜索起点，其中，这个最新配置的沿边搜索中心和最新配置的沿边搜索起点是一对相邻接的栅格点；
步骤14、若步骤12在所述当前移动方向上搜索的邻域栅格点都是障碍栅格点，则将步骤12对应搜索到的邻域栅格点中距离步骤12所述的搜索中心最近的邻域栅格点更新为步骤12所述的搜索中心，然后返回...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永强，李永勇，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44