一种非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法技术

本发明专利技术公开了一种非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法，利用移动机器人进行场景建图，获取场景栅格地图，以及建图过程中移动机器人轨迹的关键点位姿，关键点是指移动机器人轨迹的起始点以及轨迹上的转折点；将相邻的两个关键点称之为一对关键点，针对每对关键点在栅格地图中进行最大内接矩形搜索，获取每对关键点所在区域的最大可通行矩形；合并方向一致且相交的最大可通行矩形，形成直线路径可通行矩形，所有直线路径可通行矩形构成移动机器人可通行区域。本发明专利技术利用建图过程中移动机器人轨迹逐步生成可通行区域，对于分散的可通行矩形通过一些约束条件实现合并，降低区域数量，提高可通行区域生成效率及其可用性。提高可通行区域生成效率及其可用性。提高可通行区域生成效率及其可用性。

【技术实现步骤摘要】
一种非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法


[0001]本专利技术涉及路径规划
，尤其是一种非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断发展，各种类型的机器人逐步在各行各业得到广泛应用，给生产、生活带来了极大便利。当前AGV在进行自主作业前，需要建立工作场景的栅格地图(即建图)并同时进行作业路径的规划。为了提高AGV部署效率，需要提高建图以及路径规划等流程的自动化程度，利用建图数据生成矩形可通行区域，可以更方便地完成路径规划任务。
[0003]目前，基于激光雷达的可通行区域检测方法通常分为两类，分别为栅格法和原始点云法。国家知识产权局与2019年9月17日公开的专利技术专利申请CN110244321A提出了一种基于三维激光雷达的道路可通行区域检测方法，该方法剔除激光雷达上方一定高度以外的点，以获取激光点云兴趣点，并利用RANSAC算法进行地面分割，以区分地面点云和障碍物点云，对障碍物点云进行栅格化，提取出每个栅格中距离车辆最近的数据点，将这些数据点结合起来既是可通行区域的边界点。
[0004]专利技术专利申请CN110244321A公开的道路可通行区域检测方法存在较多依赖经验的数据设定，致使系统缺乏泛化性，数据稍有扰动，容易导致系统检测结果产生误差甚至错误。与此同时，该可通行区域检测方法主要针对道路，非道路场景下的检测准确性也会下降。

技术实现思路

[0005]针对现有可通行区域检测方法存在的技术问题，本专利技术提出一种非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法。
[0006]一种非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，利用移动机器人进行场景建图，获取场景栅格地图，以及建图过程中移动机器人轨迹的关键点位姿，关键点是指移动机器人轨迹的起始点以及轨迹上的转折点；
[0008]步骤2，将相邻的两个关键点称之为一对关键点，针对每对关键点在栅格地图中进行最大内接矩形搜索，获取每对关键点所在区域的最大可通行矩形；
[0009]步骤3，合并方向一致且相交的最大可通行矩形，形成直线路径可通行矩形，所有直线路径可通行矩形构成移动机器人可通行区域。
[0010]进一步的，所述步骤2中，每对关键点所在区域的最大可通行矩形通过以下方式形成：
[0011]取相邻两个关键点之间的连线，并以其中心点为轴心，将连线依次旋转θ、2θ、3θ、...、nθ，形成一组候选线；
[0012]以每条候选线为基准，分别向其平行方向和垂直方向外扩p个栅格，以扩展后的栅
格为边界形成两条平行线和两条垂直线，检测形成的两条平行线和两条垂直线是否经过占据状态的栅格，若未经过则再次外扩p个栅格，当外扩后的平行线或垂直线经过占据状态的栅格，停止该方向的外扩，直至四个方向均无法外扩，得到该条候选线的最大内接矩形；
[0013]从所有候选线的最大内接矩形中选取空间最大的，作为该对关键点所在区域的最大可通行矩形。
[0014]进一步的，所述步骤3中，直线路径可通行矩形通过以下方式合并：
[0015]判断两条关键点连线之间的夹角是否小于阈值，判断两对关键点对应的两个最大可通行矩形是否相交，若两个条件都满足，则最大可通行矩形合并；
[0016]首先合并两对关键点为一对，然后根据合并后的关键点对，得到其所在区域的最大可通行矩形，即完成合并。
[0017]进一步的，两对关键点通过以下方式合并为一对：
[0018]假设两条关键点连线分别为R1R2、N1N2，以R1R2所在直线为参考线L，将点N1和点N2投影到参考线L上，假设分别得到点P1和点P2，从点R1、R2、P1、P2中选取靠外侧的两个点作为合并后关键点对的两个关键点。
[0019]本专利技术利用建图过程中移动机器人轨迹逐步生成可通行区域，通过建图轨迹约束可通行区域的生成范围，避免无轨迹区域生成可通行区域导致后续路径规划产生错误路线，对于分散的可通行矩形通过一些约束条件实现合并，降低区域数量，提高可通行区域生成效率及其可用性。
附图说明
[0020]图1为非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法流程图；
[0021]图2为一对关键点的候选线示意图；
[0022]图3为一条候选线的外扩示意图；
[0023]图4为待合并的最大可通行矩形示意图；
[0024]图5为合并后的直线路径可通行矩形示意图；
[0025]图6为关键点对合并示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本专利技术限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本专利技术的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本专利技术从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
[0027]实施例1
[0028]一种非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0029]1、利用移动机器人进行场景建图，获取场景栅格地图，以及建图过程中移动机器人轨迹的关键点位姿，关键点是指移动机器人轨迹的起始点以及轨迹上的转折点。
[0030]移动机器人在场景中移动，记录移动轨迹，生成栅格地图。栅格地图中的每个栅格
要么处于占据状态，要么处于空闲状态。建图过程中，移动机器人轨迹的起始点以及轨迹上的转折点列为关键点，用于可通行区域的生成。
[0031]2、将相邻的两个关键点称之为一对关键点，针对每对关键点在栅格地图中进行最大内接矩形搜索，获取每对关键点所在区域的最大可通行矩形。
[0032]最大可通行矩形的获取可以通过现有图像处理方式，本实施例中，每对关键点所在区域的最大可通行矩形通过以下方式形成：
[0033]取相邻两个关键点1、2之间的连线L，并以其中心点为轴心，将连线依次旋转θ、2θ、3θ、...、nθ，形成一组候选线，参照图2，此处n是旋转参数，可以根据实际应用需求自由设定；
[0034]以每条候选线为基准，分别向其平行方向和垂直方向外扩p个栅格，以扩展后的栅格为边界形成两条平行线和两条垂直线，参照图3，图3中以连线L为基准进行外扩，其中p为外扩参数，可以自由设定，p数值设定越小，生成的最大可通行矩形越精准，但同时增加了外扩此处，增加了运算时间，因此，p数值的选取，是结合硬件条件和实际应用需求进行选择；
[0035]检测形成的两条平行线和两条垂直线是否经过占据状态的栅格，若未经过则再次外扩p个栅格，当外扩后的平行线或垂直线经过占据状态的栅格，停止该方向的外扩，直至四个方向均无法外扩，得到该条候选线的最大内接矩形；
[0036]从所有候选线的最大内接矩形中选取空间最大的，作为该对关键点所在区域的最大可通行矩形。
[0037]对于因为各种特殊原因(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用移动机器人进行场景建图，获取场景栅格地图，以及建图过程中移动机器人轨迹的关键点位姿，关键点是指移动机器人轨迹的起始点以及轨迹上的转折点；步骤2，将相邻的两个关键点称之为一对关键点，针对每对关键点在栅格地图中进行最大内接矩形搜索，获取每对关键点所在区域的最大可通行矩形；步骤3，合并方向一致且相交的最大可通行矩形，形成直线路径可通行矩形，所有直线路径可通行矩形构成移动机器人可通行区域。2.根据权利要求1所述的非道路场景下的移动机器人可通行区域生成方法，其特征在于，所述步骤2中，每对关键点所在区域的最大可通行矩形通过以下方式形成：取相邻两个关键点之间的连线，并以其中心点为轴心，将连线依次旋转θ、2θ、3θ、...、nθ，形成一组候选线；以每条候选线为基准，分别向其平行方向和垂直方向外扩p个栅格，以扩展后的栅格为边界形成两条平行线和两条垂直线，检测形成的两条平行线和两条垂直线是否经过占据状态的栅格，若未经过则再次外扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志坚，王坤，
申请(专利权)人：合肥井松智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：