路径规划方法、施工方法及装置、机器人、存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人控制技术领域，公开了一种路径规划方法、施工方法及装置、机器人、存储介质，用于解决现有的路径规划难以实现施工覆盖范围最大化的问题。主要是通过在地图信息上标记出机器人可行走的移动区域，基于移动区域和机器人上机械臂的伸展长度范围，利用路径不重叠规划算法进行路径规划，并基于路径覆盖面积评价函数计算出规划出来的路径中两相邻路径的最大总覆盖面积，基于最大总覆盖面积来确定路径中各段路径的连接关系，从而得到机器人在待施工区域上的施工路径。在待施工区域上的施工路径。在待施工区域上的施工路径。

【技术实现步骤摘要】
路径规划方法、施工方法及装置、机器人、存储介质


[0001]本专利技术涉及机器人控制
，尤其涉及一种路径规划方法、施工方法及装置、机器人、存储介质。

技术介绍

[0002]随着工业自动化的发展，尤其是建筑领域，利用机器人代替人工施工也成为行业的发展趋势，目前采用机器人实现铺砖、涂漆、刷墙已逐渐普及，对此，为了有效提高施工效率，则需要对机器人的施工行走路径进行规划。
[0003]而在建筑工地的施工场景中，考虑到材料的成本控制，规划出的机器人行走路径是禁止重叠路径的。此外，在包含不规则排布立柱等障碍物的室内地图中，机器人可以通过控制安装在机器人尾部的刮涂机械臂的伸展长度，灵活地在障碍物周围进行施工作业，同时尽量减少机器人的转弯次数，并尽量增大整体作业覆盖面积。但是，目前所采用的路径规划方案是基于机器人固定的作业宽度来进行路径规划的，对此，若障碍物与障碍物之间的距离不满足重复不重叠的情况下，在规划时，会存在规划单条路径或者多条，而单条则无法全面施工，多条则存在重复施工，这样的方式规划出来的路径的覆盖范围并不能达到最大的覆盖范围或者避免重复覆盖的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于解决现有的路径规划难以实现施工覆盖范围最大化的问题。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种路径规划方法，所述路径规划方法包括：
[0006]获取待施工区域的地图信息，并在所述地图信息中标记出机器人可行走的移动区域；
[0007]基于所述机器人上机械臂的伸展长度范围，利用预设的路径不重叠规划算法对所述移动区域进行路径规划，得到所述机器人的单向行走路径集；
[0008]根据预设的路径覆盖面积评价函数，计算所述单向行走路径集中最后两条相邻路径的最大总覆盖面积；
[0009]根据所述最大总覆盖面积确定所述单向行走路径集中所有路径的连接关系，并基于所述连接关系构建施工路径。
[0010]通过该方案的实施，解决了现有的路径规划难以实现施工覆盖范围最大化的问题，充分利用可变机器人作业宽度的灵活性，在不显著增加机器人的转弯次数的前提下增大障碍物周围的作业覆盖面积，避免重叠路径，满足在工艺不允许出现重叠路径的场景。
[0011]可选的，在本专利技术第一方面的第一种实现方式中，所述获取待施工区域的地图信息，并在所述地图信息中标记出机器人可行走的移动区域，包括：
[0012]通过机器人上的采集单元对待施工区域进行扫描，得到图像信息；
[0013]基于所述图像信息识别其中的障碍物，并确定所述障碍物的位置和大小；
[0014]根据所述障碍物的位置和大小，在所述图像信息中进行标记，并基于标记后的图像信息构建地图信息；
[0015]获取机器人的尺寸信息，并基于所述尺寸信息确定机器人与障碍物之间的安全距离；
[0016]根据所述安全距离和所述障碍物的位置确定机器人的可行走区域范围，并在所述地图信息中标记，得到移动区域。
[0017]通过该方案的实施，解决了现有的路径规划中，由于障碍物的限制机器人移动，而导致路径规划准确度的问题，保证了规划路径的区域的精准度，为后面路径规划奠定了基础。
[0018]可选的，在本专利技术第一方面的第二种实现方式中，所述基于所述机器人上机械臂的伸展长度范围，利用预设的路径不重叠规划算法对所述移动区域进行路径规划，得到所述机器人的单向行走路径集，包括：
[0019]基于所述机器人上机械臂的伸展长度范围，确定最大伸展长度和最小伸展长度；
[0020]基于所述安全距离，计算所述地图信息中相邻的两个障碍物之间的相隔距离；
[0021]根据所述最大伸展长度和最小伸展长度，利用预设的路径不重叠规划算法在两个障碍物之间规划至少一条单向行走路径，得到所述移动区域内所述机器人的单向行走路径集，其中，两个障碍物之间的所有单向行走路径之间的间隔总和不大于所述相隔距离。
[0022]通过该方案的实施，由于使用了路径不重叠规划算法，基于所述机器人上机械臂的最大伸展长度和最小伸展长度设置路径的间隔，保证路径的覆盖范围最大化，从而提高了机器人的施工范围和施工效率。
[0023]可选的，在本专利技术第一方面的第三种实现方式中，所述根据所述最大伸展长度和最小伸展长度，利用预设的路径不重叠规划算法在两个障碍物之间规划至少一条单向行走路径，得到所述移动区域内所述机器人的单向行走路径集，包括：
[0024]以所述最小伸展长度为路径间隔，利用预设的路径不重叠规划算法在两个障碍物之间规划至少一条单向行走路径，其中所述至少一条单向行走路径所覆盖的区域总跨度等于所述相隔距离；
[0025]基于所述最大伸展长度，对所述至少一条单向行走路径中相邻两条路径的路径间隔以及路径数量进行调整，得到两个障碍区之间的最终的单向行走路径子集；
[0026]根据所有的单向行走路径子集确定所述移动区域内所述机器人的单向行走路径集。
[0027]通过该方案的实施，由于使用了路径不重叠规划算法，基于所述机器人上机械臂的最大伸展长度和最小伸展长度设置路径的间隔，进一步优化了覆盖范围最大化的路径规划方案，从而提高了机器人的施工范围和施工效率。
[0028]可选的，在本专利技术第一方面的第四种实现方式中，在所述基于所述机器人上机械臂的伸展长度范围，利用预设的路径不重叠规划算法对所述移动区域进行路径规划，得到所述机器人的单向行走路径集之后，还包括：
[0029]基于所有所述单向行走路径创建路径哈希表；
[0030]计算每条单向行走路径纵向的最大坐标和最小坐标；
[0031]将所述最大坐标和最小坐标与对应的单向行走路径绑定，并存储至所述哈希表
中。
[0032]通过该方案的实施，增加了对可行走移动区域中路径坐标，基于路径坐标来设置每节路径的连接关系，进一步优化了路径的规划，保障路径覆盖范围最大化。
[0033]可选的，在本专利技术第一方面的第五种实现方式中，所述根据预设的路径覆盖面积评价函数，计算所述单向行走路径集中最后两条相邻路径的最大总覆盖面积，包括：
[0034]从所述单向行走路径集中确定最后一条单向行走路径和倒数第二条单向行走路径，并从所述路径哈希表中查询两条单向行走路径的最大坐标和最小坐标；
[0035]基于两条单向行走路径的最大坐标和最小坐标，利用预设的路径覆盖面积评价函数计算出所述最后一条单向行走路径和倒数第二条单向行走路径的最大总覆盖面积。
[0036]通过该方案的实施，由于利用了路径覆盖面积评估函数辅助路径规划，以优化每节路径之间的连接关系的确定，提高了在最大覆盖面积的前提下，计算最优的连接关系，优化路径设置。
[0037]可选的，在本专利技术第一方面的第六种实现方式中，所述基于两条单向行走路径的最大坐标和最小坐标，利用预设的路径覆盖面积评价函数计算出所述最后一条单向行走路径和倒数第二条单向行走路径的最大总覆盖面积，包括：
[0038]基于两条单向行走路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路径规划方法，其特征在于，所述路径规划方法包括：获取待施工区域的地图信息，并在所述地图信息中标记出机器人可行走的移动区域；基于所述机器人上机械臂的伸展长度范围，利用预设的路径不重叠规划算法对所述移动区域进行路径规划，得到所述机器人的单向行走路径集；根据预设的路径覆盖面积评价函数，计算所述单向行走路径集中最后两条相邻路径的最大总覆盖面积；根据所述最大总覆盖面积确定所述单向行走路径集中所有路径的连接关系，并基于所述连接关系构建施工路径。2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述获取待施工区域的地图信息，并在所述地图信息中标记出机器人可行走的移动区域，包括：通过机器人上的采集单元对待施工区域进行扫描，得到图像信息；基于所述图像信息识别其中的障碍物，并确定所述障碍物的位置和大小；根据所述障碍物的位置和大小，在所述图像信息中进行标记，并基于标记后的图像信息构建地图信息；获取机器人的尺寸信息，并基于所述尺寸信息确定机器人与障碍物之间的安全距离；根据所述安全距离和所述障碍物的位置确定机器人的可行走区域范围，并在所述地图信息中标记，得到移动区域。3.根据权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，所述基于所述机器人上机械臂的伸展长度范围，利用预设的路径不重叠规划算法对所述移动区域进行路径规划，得到所述机器人的单向行走路径集，包括：基于所述机器人上机械臂的伸展长度范围，确定最大伸展长度和最小伸展长度；基于所述安全距离，计算所述地图信息中相邻的两个障碍物之间的相隔距离；根据所述最大伸展长度和最小伸展长度，利用预设的路径不重叠规划算法在两个障碍物之间规划至少一条单向行走路径，得到所述移动区域内所述机器人的单向行走路径集，其中，两个障碍物之间的所有单向行走路径之间的间隔总和不大于所述相隔距离。4.根据权利要求3所述的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述最大伸展长度和最小伸展长度，利用预设的路径不重叠规划算法在两个障碍物之间规划至少一条单向行走路径，得到所述移动区域内所述机器人的单向行走路径集，包括：以所述最小伸展长度为路径间隔，利用预设的路径不重叠规划算法在两个障碍物之间规划至少一条单向行走路径，其中所述至少一条单向行走路径所覆盖的区域总跨度等于所述相隔距离；基于所述最大伸展长度，对所述至少一条单向行走路径中相邻两条路径的路径间隔以及路径数量进行调整，得到两个障碍区之间的最终的单向行走路径子集；根据所有的单向行走路径子集确定所述移动区域内所述机器人的单向行走路径集。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的路径规划方法，其特征在于，在所述基于所述机器人上机械臂的伸展长度范围，利用预设的路径不重叠规划算法对所述移动区域进行路径规划，得到所述机器人的单向行走路径集之后，还包括：基于所有所述单向行走路径创建路径哈希表；计算每条单向行走路径纵向的最大坐标和最小坐标；
将所述最大坐标和最小坐标与对应的单向行走路径绑定，并存储至所述哈希表中。6.根据权利要求5所述的路径规划方法，其特征在于，所述根据预设的路径覆盖面积评价函数，计算所述单向行走路径集中最后两条相邻路径的最大总覆盖面积，包括：从所述单向行走路径集中确定最后一条单向行走路径和倒数第二条单向行走路径，并从所述路径哈希表中查询两条单向行走路径的最大坐标和最小坐标；基于两条单向行走路径的最大坐标和最小坐标，利用预设的路径覆盖面积评价函数计算出所述最后一条单向行走路径和倒数第二条单向行走路径的最大总覆盖面积。7.根据权利要求6所述的路径规划方法，其特征在于，所述基于两条单向行走路径的最大坐标和最小坐标，利用预设的路径覆盖面积评价函数计算出所述最后一条单向行走路径和倒数第二条单向行走路径的最大总覆盖面积，包括：基于两条单向行走路径的最大坐标和最小坐标，计算出两条单向行走路径在所述机器人上机械臂的最大伸展长度下的覆盖面积，并在路径的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹俊逸，张飞，蔡巍，陈航英，董忠，
申请(专利权)人：广东博智林机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：