一种机器人导航避障方法、装置以及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机器人导航避障方法、装置以及存储介质，属于机器人导航领域，方法包括：通过多个原始距离构建栅格地图；对初始位置、原始移动角度、目标导航位置、栅格地图和目标导航位置进行全局路径分析得到全局路径以及初始位置与目标导航位置横坐标差值；根据原始移动角度对当前移动角度、初始位置与目标导航位置横坐标差值、全局路径、目标导航位置、栅格地图以及多个当前距离进行路径优化分析得到优化后路径，直至到达目标导航位置。本发明专利技术优化了机器人的路径规划，保证了全局最优的路线，同时，也实现了移动机器人能够在复杂环境下自主躲避动态障碍物并到达目标点的能力。下自主躲避动态障碍物并到达目标点的能力。下自主躲避动态障碍物并到达目标点的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人导航避障方法、装置以及存储介质


[0001]本专利技术主要涉及机器人导航
，具体涉及一种机器人导航避障方法、装置以及存储介质。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的高速发展，越来越多的机器人被应用到各种复杂的环境中。机器人自主导航避障是机器人技术的基本问题之一，机器人通常建立二维栅格地图，栅格中的灰度值表示该点位置是自由空间还是障碍物，从而进行路径规划算法。在大多数的应用场景中，机器人所处的环境是部分已知部分未知的，针对这种情况，应首先根据全局环境信息,规划出一条从起始点到目标点的全局规划路径。在机器人沿全局规划路径行进的过程中，如何在遇到未知的障碍物时，选择合适的局部避障方法绕开障碍物是目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种机器人导航避障方法、装置以及存储介质。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种机器人导航避障方法，包括如下步骤：S1：通过设置在机器人上的二维激光雷达在预设区域内采集由发射的激光到达多个物体的距离得到多个原始距离，并通过多个所述原始距离构建栅格地图；S2：导入目标导航位置，并通过所述二维激光雷达得到初始位置，并通过设置在所述机器人上的陀螺仪传感器得到原始移动角度，对所述初始位置、所述原始移动角度、所述目标导航位置、所述栅格地图和所述目标导航位置进行全局路径分析，得到全局路径以及初始位置与目标导航位置横坐标差值，并控制所述机器人沿着所述全局路径在所述栅格地图中移动；S3：通过所述二维激光雷达采集由机器人当前位置发射的激光到达多个物体的距离得到多个当前距离，并通过所述陀螺仪传感器得到当前移动角度；S4：根据所述原始移动角度对所述当前移动角度、所述初始位置与目标导航位置横坐标差值、所述全局路径、所述目标导航位置、所述栅格地图以及多个所述当前距离进行路径优化分析，得到优化后路径，并控制所述机器人沿着所述优化后路径在所述栅格地图中移动，并返回步骤S3，直至到达所述目标导航位置。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种机器人导航避障装置，包括：地图构建模块，用于通过设置在机器人上的二维激光雷达在预设区域内采集由发射的激光到达多个物体的距离得到多个原始距离，并通过多个所述原始距离构建栅格地图；全局路径分析模块，用于导入目标导航位置，并通过所述二维激光雷达得到初始
位置，并通过设置在所述机器人上的陀螺仪传感器得到原始移动角度，对所述初始位置、所述原始移动角度、所述目标导航位置、所述栅格地图和所述目标导航位置进行全局路径分析，得到全局路径以及初始位置与目标导航位置横坐标差值，并控制所述机器人沿着所述全局路径在所述栅格地图中移动；数据获取模块，用于通过所述二维激光雷达采集由机器人当前位置发射的激光到达多个物体的距离得到多个当前距离，并通过所述陀螺仪传感器得到当前移动角度；路径优化分析模块，用于根据所述原始移动角度对所述当前移动角度、所述初始位置与目标导航位置横坐标差值、所述全局路径、所述目标导航位置、所述栅格地图以及多个所述当前距离进行路径优化分析，得到优化后路径，并控制所述机器人沿着所述优化后路径在所述栅格地图中移动，并返回至所述数据获取模块，直至到达所述目标导航位置。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种机器人导航避障装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的机器人导航避障方法。
[0007]本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的机器人导航避障方法。
[0008]本专利技术的有益效果是：通过多个所述原始距离构建栅格地图，对初始位置、原始移动角度、目标导航位置、栅格地图和目标导航位置的全局路径分析得到全局路径以及初始位置与目标导航位置横坐标差值，并控制机器人沿着全局路径在栅格地图中移动，根据原始移动角度对当前移动角度、初始位置与目标导航位置横坐标差值、全局路径、目标导航位置、栅格地图以及多个当前距离的路径优化分析得到优化后路径，并控制机器人沿着优化后路径在栅格地图中移动，直至到达目标导航位置，优化了机器人的路径规划，保证了全局最优的路线，同时，也实现了移动机器人能够在复杂环境下自主躲避动态障碍物并到达目标点的能力。
附图说明
[0009]图1为本专利技术实施例提供的机器人导航避障方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的机器人导航避障装置的模块框图。
具体实施方式
[0010]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0011]图1为本专利技术实施例提供的一种机器人导航避障方法的流程示意图。
[0012]如图1所示，一种机器人导航避障方法，包括如下步骤：S1：通过设置在机器人上的二维激光雷达在预设区域内采集由发射的激光到达多个物体的距离得到多个原始距离，并通过多个所述原始距离构建栅格地图；S2：导入目标导航位置，并通过所述二维激光雷达得到初始位置，并通过设置在所述机器人上的陀螺仪传感器得到原始移动角度，对所述初始位置、所述原始移动角度、所述目标导航位置、所述栅格地图和所述目标导航位置进行全局路径分析，得到全局路径以及
初始位置与目标导航位置横坐标差值，并控制所述机器人沿着所述全局路径在所述栅格地图中移动；S3：通过所述二维激光雷达采集由机器人当前位置发射的激光到达多个物体的距离得到多个当前距离，并通过所述陀螺仪传感器得到当前移动角度；S4：根据所述原始移动角度对所述当前移动角度、所述初始位置与目标导航位置横坐标差值、所述全局路径、所述目标导航位置、所述栅格地图以及多个所述当前距离进行路径优化分析，得到优化后路径，并控制所述机器人沿着所述优化后路径在所述栅格地图中移动，并返回步骤S3，直至到达所述目标导航位置。
[0013]优选地，所述陀螺仪传感器的型号可以为MPU6050陀螺仪传感器。
[0014]应理解地，对机器人所处的环境进行仿真建图，表示成所述栅格地图。
[0015]具体地，在此栅格地图上设置目标导航点（即所述目标导航位置），利用加入新的启发函数的A*算法，根据此路径上出现的障碍物位置，规划全局导航路径（即所述全局路径）。
[0016]具体地，在规划的全局导航路径（即所述全局路径）上，利用加入新的距离评价函数的DWA算法，对局部避障导航路径进行优化，使其贴合规划的全局导航路径（即所述全局路径）。
[0017]应理解地，利用上位机软件控制机器人移动，通过移动机器人所携带的所述二维激光雷达获取传感器的原始数据（即所述初始位置以及多个所述当前距离）。
[0018]上述实施例中，通过多个所述原始距离构建栅格地图，对初始位置、原始移动角度、目标导航位置、栅格地图和目标导航位置的全局路径分析得到全局路径以及初始本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人导航避障方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：通过设置在机器人上的二维激光雷达在预设区域内采集由发射的激光到达多个物体的距离得到多个原始距离，并通过多个所述原始距离构建栅格地图；S2：导入目标导航位置，并通过所述二维激光雷达得到初始位置，并通过设置在所述机器人上的陀螺仪传感器得到原始移动角度，对所述初始位置、所述原始移动角度、所述目标导航位置、所述栅格地图和所述目标导航位置进行全局路径分析，得到全局路径以及初始位置与目标导航位置横坐标差值，并控制所述机器人沿着所述全局路径在所述栅格地图中移动；S3：通过所述二维激光雷达采集由机器人当前位置发射的激光到达多个物体的距离得到多个当前距离，并通过所述陀螺仪传感器得到当前移动角度；S4：根据所述原始移动角度对所述当前移动角度、所述初始位置与目标导航位置横坐标差值、所述全局路径、所述目标导航位置、所述栅格地图以及多个所述当前距离进行路径优化分析，得到优化后路径，并控制所述机器人沿着所述优化后路径在所述栅格地图中移动，并返回步骤S3，直至到达所述目标导航位置。2.根据权利要求1所述的机器人导航避障方法，其特征在于，所述步骤S2中，对所述初始位置、所述原始移动角度、所述目标导航位置、所述栅格地图和所述目标导航位置进行全局路径分析，得到全局路径以及初始位置与目标导航位置横坐标差值的过程包括：对所述初始位置、所述原始移动角度和所述目标导航位置进行启发函数的计算，得到启发函数以及初始位置与目标导航位置横坐标差值；通过第一式对所述启发函数进行估价函数的计算，得到估价函数，所述第一式为：，其中，为节点的估价函数，为初始节点到任意节点所消耗的真实代价值，为节点的启发函数；通过所述目标导航位置、所述栅格地图和所述估价函数生成全局路径。3.根据权利要求2所述的机器人导航避障方法，其特征在于，所述原始移动角度包括原始水平向移动夹角和原始垂向移动夹角，所述对所述初始位置、所述原始移动角度和所述目标导航位置进行启发函数的计算，得到启发函数以及初始位置与目标导航位置横坐标差值的过程包括：通过第二式对所述初始位置、所述原始水平向移动夹角、所述原始垂向移动夹角和所述目标导航位置进行启发函数的计算，得到启发函数以及初始位置与目标导航位置横坐标差值，所述第二式为：，其中，，其中，为节点的启发函数，为初始位置与目标导航位置横坐标差值，为初始位置与目标导航位置纵坐标差值，为原始水平向移动夹角，为原始垂向移动夹角，为目标导航位置的横坐标，为初始位置的横坐标，为目标导航位置的纵
坐标，为初始位置的纵坐标。4.根据权利要求3所述的机器人导航避障方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据所述原始移动角度对所述当前移动角度、所述初始位置与目标导航位置横坐标差值、所述全局路径、所述目标导航位置、所述栅格地图以及多个所述当前距离进行路径优化分析，得到优化后路径的过程包括：判断所述当前移动角度是否等于所述原始移动角度，若是，则将所述全局路径作为优化后路径；若否，则通过设置在所述机器人上的里程计得到机器人当前采样速度的线速度值，并根据多个所述当前距离对所述线速度值、所述原始水平向移动夹角、所述当前移动角度、所述目标导航位置、所述栅格地图以及所述初始位置与目标导航位置横坐标差值进行路径优化，得到所述优化后路径。5.根据权利要求4所述的机器人导航避障方法，其特征在于，所述当前移动角度包括当前水平向移动夹角，所述根据多个所述当前距离对所述线速度值、所述原始水平向移动夹角、所述当前移动角度、所述目标导航位置、所述栅格地图以及所述初始位置与目标导航位置横坐标差值进行路径优化，得到所述优化后路径的过程包括：判断多个所述当前距离是否均相等，若是，则将第一预设值作为初始评价函数的值...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文霞，吕灿炯，于宝成，廖楚媛，尹淑媛，魏明，胡记伟，
申请(专利权)人：武汉烽火技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：