对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法、装置及存储介质，其中方法步骤包括：S1遍历多段预设子路径，筛查可优化子路径；S2以可优化子路径为起点，判断相邻路径中圆弧轨迹子路径的存在数量，并根据第一法则，对可优化子路径进行优化；S3对步骤S2优化后的可优化子路径进行平滑处理。籍此使得含有圆弧轨迹的各子路径，在拼接交点处切线方向连续并且曲率连续。方向连续并且曲率连续。方向连续并且曲率连续。

【技术实现步骤摘要】
对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及导航路径拼接优化
，尤其涉及一种对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]由于贝塞尔曲线在路径规划中应用广泛，因此在目前大多数的多段路径拼接算法与策略中只考虑了由不同阶贝塞尔曲线构成的路径拼接问题，但是在实际移动机器人的路径拼接问题中，往往会遇到包含圆弧路径的曲率连续拼接问题。
[0003]然而目前的直线和圆弧的路径拼接技术无法处理这种情况。从而使得移动机器人的各子路径段，在圆弧轨迹子路径处的拼接显得十分生硬，无法达到各子路径在拼接交点处切线方向连续并且曲率连续。从而使得现有移动机器人在拼接路径段行驶的不够平稳，由此容易造成移动机器人的角速度的变化率不能连续，从而影响移动机器人的移动轨迹跟踪控制的精度与效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法、装置及存储介质，以使含有圆弧轨迹的各子路径，在拼接交点处切线方向连续并且曲率连续。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法，步骤包括：S1 遍历多段预设子路径，筛查可优化子路径；S2 以可优化子路径为起点，判断相邻路径中圆弧轨迹子路径的存在数量，并根据第一法则，对可优化子路径进行优化；S3 对步骤S2优化后的可优化子路径进行平滑处理。
[0006]在可能的优选实施方式中，所述第一法则包括：C1当相邻路径中圆弧轨迹子路径的数量为一时，判断当前可优化子路径类型：当其类型为三阶贝塞尔曲线时，以第一方案进行优化；当其类型为五阶贝塞尔曲线时，以第二方案进行优化；C2当相邻路径中圆弧轨迹子路径的数量为二时，判断当前可优化子路径类型：当其类型为五阶贝塞尔曲线时，以第三方案进行优化；当其类型为三阶贝塞尔曲线时，则跳过；在可能的优选实施方式中，所述第一方案包括：使用三阶贝塞尔曲线进行子路径轨迹拼接；所述第二方案包括：使用五阶贝塞尔曲线进行子路径轨迹拼接；所述第三方案包括：使用五阶贝塞尔曲线进行子路径轨迹拼接；在可能的优选实施方式中，所述平滑处理步骤包括：D1 计算圆弧轨迹子路径的一阶及二阶导数数据；D2 设置优化后的可优化子路径的控制点坐标；使其贝塞尔曲线的一阶及二阶导
数与相邻的圆弧轨迹子路径的一阶及二阶导数在连接点处相等。
[0007]在可能的优选实施方式中，圆弧轨迹子路径的导数计算步骤包括：以圆弧轨迹参数方程表达式计算出圆弧路径末端点处的一阶导数、二阶导数与后段路径前端点处的一阶导数、二阶导数。
[0008]在可能的优选实施方式中，优化后的可优化子路径的导数计算步骤包括：解算贝塞尔曲线的求导公式：其中，为贝塞尔曲线的阶数，是贝塞尔曲线的第个控制点，且，，其中一阶导数可以表示为：其中，因此贝塞尔曲线在端点处的一阶导数可以表示为：其中表示其在起点处的一阶导数值，表示其在末端处的一阶导数值，同理可得贝塞尔曲线在起点与末端处的二阶导数值与：为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，还提供了一种导航路径曲率连续拼接优化处理装置，其包括：导航路径规划模块，路径拼接处理模块，其中移动机器人经扫描模块获取导航数据，以传输至导航路径模块中，经处理后生成多段子路径数据，并向路径拼接处理模块传输，所述路径拼接处理模块，采用五阶或三阶贝塞尔曲线之一，对圆弧轨迹子路径进行路径拼接；而后，路径拼接处理模块依据如上述本专利技术第一个方面所述的对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法，对用于拼接的贝塞尔曲线子路径进行优化后，再进行平滑处理。
[0009]为了实现上述目的，根据本专利技术的第三个方面，还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述本专利技术第一个方面所述的对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法的步骤。
[0010]通过本专利技术提供的该对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法、装置及存储介质，其有益效果包括：
1、解决了包含圆弧轨迹的多段路径的曲率连续拼接问题。
[0011]2、根据前后段圆弧轨迹的路径信息来选取贝塞尔曲线的控制点，可有效的使路径在交点处切线方向连续并且曲率连续，从而使机器人运行的更加平稳。
[0012]3、路径的切线方向连续，意味着移动机器人的角度变化连续，路径的曲率连续意味着机器人角速度的变化率连续，有利于提高移动机器人轨迹跟踪控制的精度与效率。
附图说明
[0013]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术第一实施例的步骤流程示意图；图2为本专利技术第一实施例中实验例1的拼接优化效果示意图；图3为本专利技术第一实施例中实验例2的拼接优化效果示意图；图4为本专利技术第一实施例中实验例3的拼接优化效果示意图；图5为本专利技术第一实施例中整体路径初始化示意图；图6为本专利技术第一实施例中整体路径经过优化后的效果示意图；图7为本专利技术第一实施例中整体路径经过优化后，再与其它现有优化技术结合后的效果示意图。
具体实施方式
[0014]下面对本专利技术的具体实施方式进行详细地说明。以下示例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0015]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0016]为了使本领域的技术人员更好的理解本专利技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的保护范围。
[0017]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“S1”、“S2”、“C1”、“D1”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。此外除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“布设”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况，结合现有技术来理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0018]其中本案专利技术提供的该对含有圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法，其特征在于步骤包括：S1 遍历多段预设子路径，筛查可优化子路径；S2 以可优化子路径为起点，判断相邻路径中圆弧轨迹子路径的存在数量，并根据第一法则，对可优化子路径进行优化；S3 对步骤S2优化后的可优化子路径进行平滑处理。2.根据权利要求1所述的对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法，其特征在于，所述第一法则包括：C1当相邻路径中圆弧轨迹子路径的数量为一时，判断当前可优化子路径类型：当其类型为三阶贝塞尔曲线时，以第一方案进行优化；当其类型为五阶贝塞尔曲线时，以第二方案进行优化；C2当相邻路径中圆弧轨迹子路径的数量为二时，判断当前可优化子路径类型：当其类型为五阶贝塞尔曲线时，以第三方案进行优化；当其类型为三阶贝塞尔曲线时，则跳过。3.根据权利要求2所述的对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法，其特征在于：所述第一方案包括：使用三阶贝塞尔曲线进行子路径轨迹拼接；所述第二方案包括：使用五阶贝塞尔曲线进行子路径轨迹拼接；所述第三方案包括：使用五阶贝塞尔曲线进行子路径轨迹拼接。4.根据权利要求1所述的对含有圆弧导航路径段的曲率连续拼接优化方法，其特征在于，所述平滑处理步骤包括：D1 计算圆弧轨迹子路径的一阶及二阶导数数据；D2 设置优化后的可优化子路径的控制点坐标；使其贝塞尔曲线的一阶及二阶导数与相邻的圆弧轨迹子路径的一阶及二阶导数在连接点处相等。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王为科，赵越，
申请(专利权)人：上海仙工智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：