足式机器人的路径规划方法、电子设备及存储介质技术

本申请提供一种足式机器人的路径规划方法、电子设备及存储介质，所述方法包括：获取起始位置信息、目标位置信息及周围环境的全局地图，规划足式机器人的全局路径，全局路径包括至少一个节点；获取周围环境的感测信息，构建局部地图，局部地图覆盖至少一个节点；基于足式机器人的运动性能参数和局部地图构建局部可通过地图；基于全局路径和足式机器人的当前位置，确定足式机器人的局部目标节点；基于局部地图、局部可通过地图、局部目标节点及足式机器人的当前位置，规划足式机器人的局部路径；及更新局部路径，直至足式机器人到达目标位置。本申请通过全局和局部结合的路径规划使得足式机器人可以自主通过或避开复杂地形。得足式机器人可以自主通过或避开复杂地形。得足式机器人可以自主通过或避开复杂地形。

【技术实现步骤摘要】
足式机器人的路径规划方法、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及机器人
，尤其涉及一种足式机器人的路径规划方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着人工智能(ArtificialIntelligence，AI)技术的发展，机器人越来越广泛地应用于日常生产和生活。常见的机器人包括机械臂、轮式无人车(Automatic Guided Vehicle，AGV)、无人叉车等。随着实际需求的增长，为了在更广的范围内应用机器人，足式机器人，尤其是四足机器人的应用需求不断增长。与轮式机器人相比，四足机器人能够穿越更复杂的路况，实现更复杂的任务。
[0003]相较于轮式机器人的应用场景通常在范围较小的室内环境，足式机器人的一个重要应用场景为大范围室外环境，例如半径大于10公里的范围，对于在范围较大的室外环境下，足式机器人的自主运动主要基于拓扑地图进行导航，然而，室外环境经常包括台阶、楼梯、斜坡、悬空障碍物、孔洞、砂石路等复杂地形，拓扑地图无法对复杂地形进行描述，如此足式机器人无法自主通过或避开上述复杂地形。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种足式机器人的路径规划方法、电子设备及存储介质，以解决足式机器人无法自主通过或避开复杂地形的技术问题。
[0005]本申请提供一种足式机器人的路径规划方法，所述方法包括：
[0006]获取起始位置信息、目标位置信息及周围环境的全局地图，规划足式机器人的全局路径，所述全局路径包括至少一个节点；
[0007]获取周围环境的感测信息，构建局部地图，所述局部地图覆盖至少一个所述节点；
[0008]基于所述足式机器人的运动性能参数和所述局部地图构建局部可通过地图；
[0009]基于所述全局路径和所述足式机器人的当前位置，确定所述足式机器人的局部目标节点；
[0010]基于所述局部地图、所述局部可通过地图、所述局部目标节点及所述足式机器人的当前位置，规划所述足式机器人的局部路径；及
[0011]更新所述局部路径，直至所述足式机器人到达目标位置。
[0012]可选地，所述足式机器人的运动性能参数包括可跨越台阶的高度临界值、可通过地面的粗糙度临界值、可通过斜坡的坡度临界值及可通过悬空物体的高度临界值中的至少一个。
[0013]可选地，所述局部地图为局部高程地图，所述基于所述足式机器人的运动性能参数和所述局部地图构建局部可通过地图包括：
[0014]将所述局部地图的投影平面划分为多个单元格；
[0015]计算每个单元格的可通过性参数，所述可通过性参数t＝1
‑
d，d为危险值，
其中，α1、α2、α3及α4为预设系数，α1+α2+α3+α4＝1，s为斜坡坡度，s
crit
为坡度临界值，r为地面粗糙度，r
crit
为地面粗糙度临界值，h为台阶高度，h
crit
为台阶高度临界值，f为悬空高度，f
ceil
为所述单元格距离地面悬空高度上限值，f
floor
为所述单元格距离地面悬空高度下限值；
[0016]若所述单元格的可通过性参数大于或等于0且小于或等于1，确定所述单元格为可通过单元格；或
[0017]若所述单元格的可通过性参数小于0，确定所述单元格为不可通过单元格。
[0018]可选地，所述基于所述足式机器人的运动性能参数和所述局部地图构建局部可通过地图还包括：
[0019]计算所述足式机器人的投影范围内所有单元格的可通过性参数的平均值，所述投影范围为包络所述足式机器人在水平面上投影面积的范围；
[0020]基于所述平均值确定所述投影范围的可通过性；
[0021]若所述平均值大于或等于0且小于或等于1，确定所述投影范围为可通过；或
[0022]若所述平均值小于0，确定所述投影范围为不可通过；
[0023]基于所述局部地图内所有投影范围的可通过性构建所述局部可通过地图。
[0024]可选地，所述基于所述足式机器人的运动性能参数和所述局部地图构建局部可通过地图还包括：
[0025]设置坡度滤波器计算所述斜坡坡度，设置地形粗糙度滤波器计算所述地面粗糙度，设置台阶高度滤波器计算所述台阶高度，以及设置悬空层高度滤波器计算所述悬空高度。
[0026]可选地，所述设置坡度滤波器计算所述斜坡坡度包括：
[0027]所述坡度滤波器在所述单元格周围区域以所述单元格的中心为圆心并以预设半径拟合一圆形平面，计算所述圆形平面的法线与全球坐标系的z轴之间的夹角，作为所述斜坡坡度。
[0028]可选地，所述设置地形粗糙度滤波器计算所述地面粗糙度包括：
[0029]所述地形粗糙度滤波器在所述单元格周围区域以所述单元格的中心为圆心并以预设半径拟合一圆形平面，计算所述圆形平面内所有单元格高度的标准差，作为所述地面粗糙度。
[0030]可选地，所述设置台阶高度滤波器计算所述台阶高度包括：
[0031]所述台阶高度滤波器在所述单元格周围区域以所述单元格的中心为圆心并以预设半径拟合一圆形平面；
[0032]计算所述圆形平面内每个单元格周围预设窗口内的多个单元格的局部高度差，所述预设窗口包括x*x个单元格，x为奇数；
[0033]若所述预设窗口内任意单元格与所述预设窗口的中心单元格之间的最大高度差大于台阶高度临界值h
crit
，且对应两个地形之间的坡度大于坡度临界值s
crit
，将所述最大高度差存储为所述预设窗口的中心单元格的临时台阶高度h
temp
；
[0034]计算所述圆形平面内中心单元格的台阶高度h
max
是所述圆形平面内单元格临时台阶高度h
temp
的最大值，n
st
是所述圆形平面内临时台阶高度h
temp
高于台阶高度临界值h
crit
的单元格数，n
crit
是临时台阶高度h
temp
高于台阶高度临界值h
crit
的有效单元格数。
[0035]可选地，所述设置悬空层高度滤波器计算所述悬空高度包括：
[0036]所述悬空层高度滤波器在所述单元格周围区域以所述单元格的中心为圆心并以预设半径拟合一圆形平面；
[0037]计算所述圆形平面内每个单元格周围预设窗口内的多个单元格的局部高度差，所述预设窗口包括x*x个单元格，x为奇数；
[0038]若所述预设窗口内任意单元格与所述预设窗口的中心单元格之间的最大高度差大于距离地面悬空高度临界值f
crit
，且对应两个地形之间的坡度大于坡度临界值s
crit
，将所述最大高度差存储为所述预设窗口的中心单元格的临时距离地面悬空高度f
temp
；
[0039]计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种足式机器人的路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：获取起始位置信息、目标位置信息及周围环境的全局地图，规划足式机器人的全局路径，所述全局路径包括至少一个节点；获取周围环境的感测信息，构建局部地图，所述局部地图覆盖至少一个所述节点；基于所述足式机器人的运动性能参数和所述局部地图构建局部可通过地图；基于所述全局路径和所述足式机器人的当前位置，确定所述足式机器人的局部目标节点；基于所述局部地图、所述局部可通过地图、所述局部目标节点及所述足式机器人的当前位置，规划所述足式机器人的局部路径；及更新所述局部路径，直至所述足式机器人到达目标位置。2.如权利要求1所述的足式机器人的路径规划方法，其特征在于，所述足式机器人的运动性能参数包括可跨越台阶的高度临界值、可通过地面的粗糙度临界值、可通过斜坡的坡度临界值及可通过悬空物体的高度临界值中的至少一个。3.如权利要求2所述的足式机器人的路径规划方法，其特征在于，所述局部地图为局部高程地图，所述基于所述足式机器人的运动性能参数和所述局部地图构建局部可通过地图包括：将所述局部地图的投影平面划分为多个单元格；计算每个单元格的可通过性参数，所述可通过性参数t＝1
‑
d，d为危险值，其中，α1、α2、α3及α4为预设系数，α1+α2+α3+α4＝1，s为斜坡坡度，s
crit
为坡度临界值，r为地面粗糙度，r
crit
为地面粗糙度临界值，h为台阶高度，h
crit
为台阶高度临界值，f为悬空高度，f
ceil
为所述单元格距离地面悬空高度上限值，f
floor
为所述单元格距离地面悬空高度下限值；若所述单元格的可通过性参数大于或等于0且小于或等于1，确定所述单元格为可通过单元格；或若所述单元格的可通过性参数小于0，确定所述单元格为不可通过单元格。4.如权利要求3所述的足式机器人的路径规划方法，其特征在于，所述基于所述足式机器人的运动性能参数和所述局部地图构建局部可通过地图还包括：计算所述足式机器人的投影范围内所有单元格的可通过性参数的平均值，所述投影范围为包络所述足式机器人在水平面上投影面积的范围；基于所述平均值确定所述投影范围的可通过性；若所述平均值大于或等于0且小于或等于1，确定所述投影范围为可通过；或若所述平均值小于0，确定所述投影范围为不可通过；基于所述局部地图内所有投影范围的可通过性构建所述局部可通过地图。5.如权利要求3所述的足式机器人的路径规划方法，其特征在于，所述基于所述足式机器人的运动性能参数和所述局部地图构建局部可通过地图还包括：设置坡度滤波器计算所述斜坡坡度，设置地形粗糙度滤波器计算所述地面粗糙度，设置台阶高度滤波器计算所述台阶高度，以及设置悬空层高度滤波器计算所述悬空高度。6.如权利要求5所述的足式机器人的路径规划方法，其特征在于，所述设置坡度滤波器
计算所述斜坡坡度包括：所述坡度滤波器在所述单元格周围区域以所述单元格的中心为圆心并以预设半径拟合一圆形平面，计算所述圆形平面的法线与全球坐标系的z轴之间的夹角，作为所述斜坡坡度。7.如权利要求5所述的足式机器人的路径规划方法，其特征在于，所述设置地形粗糙度滤波器计算所述地面粗糙度包括：所述地形粗糙度滤波器在所述单元格周围区域以所述单元格的中心为圆心并以预设半径拟合一圆形平面，计算所述圆形平面内所有单元格高度的标准差，作为所述地面粗糙度。8.如权利要求5所述的足式机器人的路径规划方法，其特征在于，所述设置台阶高度滤波器计算所述台阶高度包括：所述台阶高度滤波器在所述单元格周围区域以所述单元格的中心为圆心并以预设半径拟合一圆形平面；计算所述圆形平面内每个单元格周围预设窗口内的多个单元格的局部高度差，所述预设窗口包括x*x个单元格，x为奇数；若所述预设窗口内任意单元格与所述预设窗口的中心单元格之间的最大高度差大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑大可，陈盛军，肖志光，
申请(专利权)人：深圳鹏行智能研究有限公司，
类型：发明
国别省市：