一种基于三维地图的路径规划方法及设备技术

本申请实施例公开了一种基于三维地图的路径规划方法及设备。属于导航技术领域。获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，与栅格坐标地图的特征参数；根据坐标位置信息与特征参数，得到机器人在三维地图中的坐标点信息；获取机器人对应的目标坐标点信息，确定机器人到达目标坐标点的多条预定路径，并确定多条预定路径分别对应的多个路段，以及各路段对应的坡度值；在路段的坡度值大于预设坡度值，且路段存在障碍物的情况下，获取障碍物的坐标，并重新规划路段对应的避障路线，以使机器人根据预设坡度夹角前进至路段的终点；根据避障路线对应的水平距离，以及预设坡度夹角，得到避障路线的长度；根据避障路线的长度，确定出通行路径。出通行路径。出通行路径。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维地图的路径规划方法及设备


[0001]本申请涉及机器人导航
，尤其涉及一种基于三维地图的路径规划方法及设备。

技术介绍

[0002]在机器人路径规划的时候，通常使用激光导航，绘制基于栅格坐标系和世界坐标系的平面地图。现有技术可以根据栅格坐标系提供的图片宽度和高度，以及机器人每次位移像素、角度，将世界坐标系位置转换成栅格坐标系的位置，并在图片平面地图上将机器人的位置呈现出来，以进行路径规划。
[0003]然而在使用WebGL可视化三维地图引擎展示机器人及周边场景的时候，三维地图用的是大地坐标系。大地坐标系对应的是经度与纬度，在室外可以通过GPS接收设备获取经纬度，但是GPS设备难以在室内获取经纬度，定位比较难。并且，室内经常会有斜坡、桌椅等障碍物，不仅会影响机器人行进过程中经纬度坐标的变化，也会改变机器人的高度。而现有技术难以实时获取激光导航机器人在三维地图中的坐标，从而在对机器人的行进路径进行规划时，难以准确对障碍物进行躲避。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种基于三维地图的路径规划方法及设备，用于解决如下技术问题：现有技术难以在三维地图中根据机器人的实时位置进行实现路径规划。
[0005]本申请实施例采用下述技术方案：本申请实施例提供一种基于三维地图的路径规划方法。包括获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，以及栅格坐标地图的特征参数；根据坐标位置信息，以及经纬度信息，实时得到机器人在三维地图中的坐标点信息；其中，三维地图对应的坐标系为大地坐标系；获取机器人对应的目标坐标点信息，确定出机器人在当前坐标点到达目标坐标点的多条预定路径，并确定多条预定路径分别对应的多个路段，以及各路段对应的坡度值；在路段的坡度值大于预设坡度值，且路段存在障碍物的情况下，获取障碍物的坐标，并根据障碍物的坐标、路段的起点坐标，重新规划路段对应的避障路线，以使机器人根据预设坡度夹角前进至路段的终点；根据避障路线对应的水平距离，以及预设坡度夹角，得到避障路线的长度；根据避障路线的长度，确定出所述机器人的通行路径，并基于通行路径，指引机器人前往目标坐标点。
[0006]本申请实施例通过将栅格坐标地图中的坐标位置，转换到三维地图中，解决了依据激光导航的机器人，难以对室内场景下的三维地图进行坐标定位的问题。其次，本申请实施例根据三维地图对机器人的路径进行规划，在路径坡度较大的情况下，采用斜线形式爬坡的方案，降低机器人爬坡的难度。此外，本申请实施例能够根据三维地图获取到当前路径中的障碍物，以使机器人在爬坡过程中成功躲避障碍，不仅能够确保机器人顺利到达目标位置，也能降低机器人爬坡的难度，确保机器人稳定前进。
[0007]在本申请的一种实现方式中，获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置，以及栅格坐标地图的特征参数，具体包括：获取对机器人周围环境的建模，并将模型放置到三维地图的对应位置；获取机器人激光导航绘制的栅格坐标地图，将栅格坐标地图放置到三维地图中；其中，栅格坐标地图内的坐标位置与三维地图中的模型的坐标位置相对应；在三维地图中，对栅格坐标地图对应的最小经纬度坐标，与最大经纬度坐标，分别进行标记；获取机器人在栅格坐标地图中的横坐标位置与纵坐标位置，以及，获取栅格坐标地图的宽度与高度。
[0008]在本申请的一种实现方式中，根据坐标位置，以及栅格坐标地图的特征参数，实时得到机器人在三维地图中的坐标点，具体包括：确定出栅格坐标地图对应的最大经度值与最小经度值之间的第一差值，并根据最小经度值、第一差值、机器人对应的横坐标值以及栅格坐标地图的宽度，得到机器人在大地坐标系对应的经度位置；以及确定出栅格坐标地图对应的最大纬度值与最小纬度值之间的第二差值，并根据最小纬度值、第二差值、机器人对应的纵坐标值以及栅格坐标地图的高度，得到机器人在大地坐标系对应的纬度位置。
[0009]本申请实施例为了确保在三维地图中将机器人的实时位置进行显示，以将栅格地图对应的坐标进行转换，通过得到的栅格坐标系即可计算得到三维坐标系中的坐标位置。解决了GPS设备在室内难以获取经纬度，定位比较难的问题。同时可以确保机器人的激光导航对应的坐标与三维地图中的坐标一一对应，提高坐标转换的准确性。
[0010]在本申请的一种实现方式中，获取障碍物的坐标，并根据障碍物的坐标、路段的起点坐标，重新规划路段对应的避障路线，以使机器人根据预设坡度夹角前进至路段的终点坐标，具体包括：获取障碍物的坐标，以及障碍物周围可通行通道的宽度；在通行路径的宽度，大于机器人对应的最小通行宽度的情况下，转变机器人的前进方向，以使机器人的爬坡角度调整为预设坡度夹角；在机器人与障碍物的距离或者与可通行通道的墙壁的距离，小于第一预设距离的情况下，改变机器人的前进方向，以使机器人继续按照预设坡度夹角，躲避障碍物或者墙壁，直到机器人到达路段的终点。
[0011]本申请实施例通过获取可通行通道的宽度，以及机器人的最小通行宽度，能够提前预测机器人是否可以正常躲避该障碍物，防止机器人与障碍物产生碰撞。其次，本申请实施例在当前路径的坡度较大的情况下，通过改变机器人的行驶方向，进而改变机器人在爬坡过程中与水平面之间的夹角，以降低机器人爬坡的难度。
[0012]在本申请的一种实现方式中，在通行路径的宽度，大于机器人对应的最小通行区域的情况下，转变机器人的前进方向，以使机器人的爬坡角度调整为预设坡度夹角，具体包括：以机器人的本体中心为圆心，以机器人的本体的边缘距离圆心最远的距离为半径，获取机器人的最小通行宽度；在通行路径的宽度大于最小通行宽度的情况下，以机器人的当前坐标为起点，向路段绘制射线，并确定出各射线与水平面的夹角角度；将夹角角度为预设坡度夹角的射线所对应的方向，作为机器人的前进方向。
[0013]在本申请的一种实现方式中，改变机器人的前进方向，以使机器人继续按照预设坡度夹角，躲避障碍物或者墙壁之后，方法还包括：在机器人的坐标点与障碍物的侧边缘对应的坐标点之间的距离，小于第二预设距离的情况下，控制机器人进行平移，使得机器人的坐标点与可通行通道的中垂线重合；其中，障碍物的侧边缘，为障碍物阻挡当前路段的一侧所对应的底部边界区域；对机器人的行驶方向重新进行调节，使得机器人根据预设坡度夹
角前进，以通过可通行通道躲避障碍物。
[0014]本申请实施例通过控制机器人平移，能够将机器人平移至可通行通道的位置，从而确保机器人在远离该可通行通道的情况下，及时将机器人调整至正确的路线中，进而保障机器人及时对该障碍物进行躲避，以较短的时间到达目标位置。并且，在机器人平移至可通行通道时，重新对机器人的行进方向进行转换，使得机器人能够以预设坡度夹角前进，从而减缓坡度，减轻机器人爬坡的难度。
[0015]在本申请的一种实现方式中，根据避障路线对应的水平距离，以及预设坡度夹角，得到避障路线的长度，具体包括：获取机器人相邻两次改变前进方向时，分别对应的坐标点；根据坐标点得到两点之间的水平距离；根据水平距离以及预设坡度夹角，得到机器人对应的实际路线长度；根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，以及所述栅格坐标地图的特征参数；根据所述坐标位置信息，以及所述栅格坐标地图的特征参数，实时得到所述机器人在三维地图中的坐标点信息；其中，所述三维地图对应的坐标系为大地坐标系；获取所述机器人对应的目标坐标点信息，确定出所述机器人在当前坐标点到达所述目标坐标点的多条预定路径，并确定所述多条预定路径分别对应的多个路段，以及各路段对应的坡度值；在所述路段的坡度值大于预设坡度值，且所述路段存在障碍物的情况下，获取所述障碍物的坐标，并根据所述障碍物的坐标、所述路段的起点坐标，重新规划所述路段对应的避障路线，以使所述机器人根据预设坡度夹角前进至所述路段的终点；根据所述避障路线对应的水平距离，以及所述预设坡度夹角，得到所述避障路线的长度；根据所述避障路线的长度，确定出所述机器人的通行路径，并基于所述通行路径，指引所述机器人前往所述目标坐标点。2.根据权利要求1所述的一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，以及所述栅格坐标地图的特征参数，具体包括：获取对所述机器人周围环境的建模，并将模型放置到所述三维地图的对应位置；获取机器人激光导航绘制的所述栅格坐标地图，将所述栅格坐标地图放置到三维地图中；其中，所述栅格坐标地图内的坐标位置与所述三维地图中的模型的坐标位置相对应；在所述三维地图中，对所述栅格坐标地图对应的最小经纬度坐标，与最大经纬度坐标，分别进行标记；获取所述机器人在所述栅格坐标地图中的横坐标位置与纵坐标位置，以及，获取所述栅格坐标地图的宽度与高度。3.根据权利要求2所述的一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述坐标位置信息，以及所述栅格坐标地图的特征参数，实时得到所述机器人在三维地图中的坐标点信息，具体包括：确定出所述三维地图中标记的最大经度值与最小经度值之间的第一差值，并根据所述最小经度值、所述第一差值、所述机器人对应的横坐标值以及所述栅格坐标地图的宽度，得到所述机器人在所述大地坐标系对应的经度位置；以及确定出所述栅格坐标地图对应的最大纬度值与最小纬度值之间的第二差值，并根据所述最小纬度值、所述第二差值、所述机器人对应的纵坐标值以及所述栅格坐标地图的高度，得到所述机器人在所述大地坐标系对应的纬度位置。4.根据权利要求1所述的一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述获取所述障碍物的坐标，并根据所述障碍物的坐标、所述路段的起点坐标，重新规划所述路段对应的避障路线，以使所述机器人根据预设坡度夹角前进至所述路段的终点坐标，具体包括：获取所述障碍物的坐标，以及所述障碍物周围可通行通道的宽度；在所述通行路径的宽度，大于所述机器人对应的最小通行宽度的情况下，转变所述机器人的前进方向，以使所述机器人的爬坡角度调整为所述预设坡度夹角；在所述机器人与所述障碍物的距离或者与可通行通道的墙壁的距离，小于第一预设距
离的情况下，改变所述机器人的前进方向，以使所述机器人继续按照所述预设坡度夹角，躲避所述障碍物或者所述墙壁，直到所述机器人到达所述路段的终点。5.根据权利要求4所述的一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述在所述通行路径的宽度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆民，孙平，孙传佳，邵红臣，杨胜军，
申请(专利权)人：创泽智能机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：