本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、裝置和機(jī)器人。

背景技術(shù)：

室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃是指在有障礙物存在的室內(nèi)環(huán)境內(nèi)，按照一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，尋找一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的無碰撞路徑。而室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境，所對(duì)應(yīng)的環(huán)境中的障礙物會(huì)發(fā)生變化，這種狀況對(duì)路徑規(guī)劃有了更高的要求。

機(jī)器人的室內(nèi)環(huán)境用地圖表示，一般有四種地圖：柵格地圖、特征地圖，拓?fù)涞貓D和直接表征法。柵格地圖把環(huán)境分成一系列柵格，其中每一個(gè)柵格給定一個(gè)可能值，表示該柵格被占據(jù)的概率；特征地圖用有關(guān)的幾何特征如點(diǎn)線或者面表示環(huán)境；拓?fù)涞貓D把室內(nèi)環(huán)境表示為帶結(jié)點(diǎn)和相關(guān)連接線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；直接表征法直接用傳感器讀取的數(shù)據(jù)來構(gòu)造機(jī)器人的位姿空間。每種地圖的表示方法都有自己的特點(diǎn)，由于柵格地地圖建模方式，便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和批量處理，是最普遍使用的方式。

按照環(huán)境信息是否已知，路徑規(guī)劃可分為全局和局部路徑規(guī)劃。Di jkstra算法和A*算法是全局路徑規(guī)劃算法中求解最短路徑中最常用的搜索算法，但有時(shí)候它們獲取的環(huán)境信息不夠完善，無法適應(yīng)變化的環(huán)境。相對(duì)而言，局部路徑規(guī)劃具有實(shí)時(shí)性，但由于缺乏全局的信息，容易喪失目標(biāo)以及陷入死鎖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)機(jī)器人采用的全局路徑規(guī)劃算法規(guī)劃路徑時(shí)由于獲取的環(huán)境信息不夠完善，無法適應(yīng)變化的環(huán)境；以及機(jī)器人的局部路徑規(guī)劃具有實(shí)時(shí)性，但由于缺乏全局的信息，容易喪失目標(biāo)以及陷入死鎖的技術(shù)問題，提供一種室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、裝置和機(jī)器人，技術(shù)方案如下：

本發(fā)明實(shí)施例提供室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，包括：

根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，建立包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)的全局代價(jià)地圖，其中，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率、所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；

設(shè)置所述機(jī)器人在所述全局代價(jià)地圖中的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)；

采用跳點(diǎn)搜索算法計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑；

控制機(jī)器人沿路徑代價(jià)值之和最小全局路徑移動(dòng)過程中，根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立動(dòng)態(tài)的局部代價(jià)地圖，生成局部路徑，拼接局部路徑與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，并且用局部路徑代替局部代價(jià)地圖所在的局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物。

可選地，所述方法還包括；

實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息，計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息重新生成局部路徑。

可選地，所述障礙物膨脹信息包括膨脹直徑，所述膨脹直徑根據(jù)所述機(jī)器人半徑設(shè)置。

可選地，所述點(diǎn)與最近障礙物距離代價(jià)值依據(jù)離最近障礙物越遠(yuǎn)值越小的規(guī)律且按指數(shù)規(guī)律遞減。

可選地，所述方法還包括：

根據(jù)所述路徑代價(jià)值之和最小全局路徑計(jì)算機(jī)器人行進(jìn)速度。

本發(fā)明實(shí)施例還提供室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃裝置，包括

全局代價(jià)地圖建立模塊，用于根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，建立包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)的全局代價(jià)地圖，其中，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率、所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；

起終點(diǎn)設(shè)置模塊，用于設(shè)置所述機(jī)器人在所述全局代價(jià)地圖中的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)；

路徑確定模塊，用于采用跳點(diǎn)搜索算法計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑；

局部避障控制模塊，用于控制機(jī)器人沿路徑代價(jià)值之和最小全局路徑移動(dòng)過程中，根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立動(dòng)態(tài)的局部代價(jià)地圖，生成局部路徑，拼接局部路徑與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，并且用局部路徑代替局部代價(jià)地圖所在的局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物。

可選地，所述局部避障控制模塊還用于：

實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息，計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息重新生成局部路徑。

可選地，所述障礙物膨脹信息包括膨脹直徑，所述膨脹直徑根據(jù)所述機(jī)器人半徑設(shè)置。

可選地，所述點(diǎn)與最近障礙物距離代價(jià)值依據(jù)離最近障礙物越遠(yuǎn)值越小的規(guī)律且按指數(shù)規(guī)律遞減。

可選地，所述裝置還包括：

速度計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述路徑代價(jià)值之和最小全局路徑計(jì)算機(jī)器人行進(jìn)速度。

本發(fā)明實(shí)施例還提供機(jī)器人，包括：

機(jī)身；

處理器，所述處理器安裝在所述機(jī)身內(nèi)，所述處理器用于：

根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，建立包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)的全局代價(jià)地圖，其中，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率、所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；

設(shè)置所述機(jī)器人在所述全局代價(jià)地圖中的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)；

采用跳點(diǎn)搜索算法計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑；

控制機(jī)器人沿路徑代價(jià)值之和最小全局路徑移動(dòng)過程中，根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立動(dòng)態(tài)的局部代價(jià)地圖，生成局部路徑，拼接局部路徑與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，并且用局部路徑代替局部代價(jià)地圖所在的局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物。

可選地，還包括固定在所述機(jī)身上并與處理器連接的測(cè)障傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息；

所述處理器還用于計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息重新生成局部路徑。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，全局路徑規(guī)劃中參考已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，局部路徑規(guī)劃中根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息及其膨脹信息生成局部路徑，與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑拼接，并且用局部路徑代替局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物。全局路徑規(guī)劃中獲取的障礙物環(huán)境信息較完善，路徑代價(jià)值之和最小全局路徑考慮了全局環(huán)境，局部路徑規(guī)劃中根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息及其膨脹信息生成局部路徑，并且用局部路徑代替局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物，可讓機(jī)器人在局部窗口運(yùn)行中適應(yīng)變化的環(huán)境,使機(jī)器人沿著最終規(guī)劃的目標(biāo)避障路徑行走。全局路徑規(guī)劃與局部路徑規(guī)劃結(jié)合，機(jī)器人在局部路徑中移動(dòng)不容易喪失目標(biāo)以及陷入死鎖。而且，全局代價(jià)地圖根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息建立，全局代價(jià)地圖包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑為路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，在全局路徑規(guī)劃中除了考慮起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)的路徑距離，還考慮與最近障礙物距離，盡量避免靠近障礙物運(yùn)行，而傾向于在兩個(gè)障礙物的中間運(yùn)行，機(jī)器人在運(yùn)行過程中撞到障礙物的概率降低，從而降低了由于碰撞帶來的損壞，避免經(jīng)濟(jì)損失，另一方面減少碰撞也提高了機(jī)器人的運(yùn)行效率。

【附圖說明】

一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例通過與之對(duì)應(yīng)的附圖中的圖片進(jìn)行示例性說明，這些示例性說明并不構(gòu)成對(duì)實(shí)施例的限定，附圖中具有相同參考數(shù)字標(biāo)號(hào)的元件表示為類似的元件，除非有特別申明，附圖中的圖不構(gòu)成比例限制。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的全局代價(jià)地圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的局部代價(jià)地圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的局部窗口內(nèi)的路徑規(guī)劃示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的全局路徑規(guī)劃示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

步驟10、根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，建立包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)的全局代價(jià)地圖，其中，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；

利用已知障礙物環(huán)境信息，建立如圖2所示的全局代價(jià)地圖。全局代價(jià)地圖包括靜態(tài)層和膨脹層兩部分，其中靜態(tài)層主要表示室內(nèi)中的墻壁、桌子等建立地圖時(shí)候已經(jīng)存在的障礙物。膨脹層是把障礙物膨脹一圈的地圖層，例如障礙物是一個(gè)圓凳子，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的固定值在圓凳子周圍膨脹一圈，得到圓凳子的膨脹圈，多個(gè)障礙物的膨脹圈體現(xiàn)在地圖上，組成膨脹層。

具體地，障礙物的膨脹圈直徑與機(jī)器人半徑有關(guān)，與障礙物大小無關(guān)。進(jìn)一步地，膨脹層的代價(jià)值(所述點(diǎn)與最近障礙物距離代價(jià)值)，是離障礙物越遠(yuǎn)值越小，按指數(shù)規(guī)律遞減的。

在全局代價(jià)地圖中采用膨脹層的目的是為了保證路徑規(guī)劃以后的路徑在障礙物的中間區(qū)域。例如，機(jī)器人穿過墻壁和兒童自行車時(shí)，盡量避免靠近障礙物運(yùn)行，而傾向于從墻壁和兒童自行車的中間穿過，這樣機(jī)器人在運(yùn)行過程中撞到障礙物的概率降低，從而降低了由于碰撞帶來的損壞也提高運(yùn)行效率。當(dāng)兩個(gè)障礙較近時(shí)，在障礙物正中間通過，如通過門時(shí)，機(jī)器人路徑在門的正中間；當(dāng)兩個(gè)障礙較遠(yuǎn)時(shí)，路徑在中間區(qū)域，如通過較大寬度的走廊時(shí)，只要離走廊有膨脹直徑的距離以上的，都是中間區(qū)域。

全局代價(jià)地圖為二維柵格地圖，二維柵格地圖把環(huán)境分成一系列柵格,其中每一個(gè)柵格給定一個(gè)可能值。每一個(gè)柵格代表全局代價(jià)地圖中包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)，路徑代價(jià)值所對(duì)應(yīng)的概率的范圍從0-1，或者為無窮大，無窮大代表所述點(diǎn)不可通行(如為墻壁)，路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率、所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離。所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值等于所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率、所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離代價(jià)值加上所述點(diǎn)與最近障礙物距離代價(jià)值之和。進(jìn)一步地，根據(jù)默認(rèn)設(shè)置，或者用戶需求，可以對(duì)所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率、所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離代價(jià)值和所述點(diǎn)與最近障礙物距離代價(jià)值分別賦予不同權(quán)重。

例如，某S點(diǎn)的上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八個(gè)方位的相鄰點(diǎn)的所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率的數(shù)值范圍為0-33.33％，以及無窮大；所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離代價(jià)值的數(shù)值范圍為0-33.33％、所述點(diǎn)與最近障礙物距離代價(jià)值的數(shù)值范圍為0-33.33％，某S點(diǎn)的上、下、左、右、左上、右上、左下、右下八個(gè)方位的相鄰點(diǎn)的路徑代價(jià)值如下表所示：

此時(shí)，路徑代價(jià)值之和最小的點(diǎn)為O點(diǎn),P點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率為無窮大，代表其被不可移動(dòng)的靜態(tài)障礙物占據(jù)，如墻壁、床或衣柜等。

如果對(duì)所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率、所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離代價(jià)值和所述點(diǎn)與最近障礙物距離代價(jià)值分別賦予0.4、0.2和0.4的權(quán)重，則如下表所示：

此時(shí)，路徑代價(jià)值之和最小的點(diǎn)為M點(diǎn)。

其中，二維柵格地圖可以通過對(duì)已知障礙物環(huán)境信息的采集，根據(jù)采集結(jié)果預(yù)先輸入。當(dāng)然，也可結(jié)合建圖和定位技術(shù)，通過slam(Simultaneous Localization and Mapping，即時(shí)定位與地圖構(gòu)建)建立二維柵格地圖。

步驟13、設(shè)置所述機(jī)器人在所述全局代價(jià)地圖中的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)；

步驟15、采用跳點(diǎn)搜索算法計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑；

具體地，所述路徑代價(jià)值之和最小全局路徑包括若干順序相連的局部目標(biāo)點(diǎn)；跳點(diǎn)搜索(即JumpPointSearch，簡(jiǎn)稱JPS)算法生成并擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)數(shù)量很少，而且到達(dá)目標(biāo)的速度很快。因?yàn)樘c(diǎn)搜索能夠消除路徑間的對(duì)稱性，通過在直線和對(duì)角線方向上修剪節(jié)點(diǎn)來識(shí)別后繼，在搜索時(shí)跳過了大量可能會(huì)添加到open列表和closed列表中的中間節(jié)點(diǎn)以及其他計(jì)算，這使搜索速度有了很大提升，且其過程中節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)量少。

步驟17、控制機(jī)器人沿路徑代價(jià)值之和最小全局路徑移動(dòng)過程中，根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立動(dòng)態(tài)的局部代價(jià)地圖，生成局部路徑，拼接局部路徑與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物。

具體地，通過機(jī)器人上安裝的傳感器實(shí)時(shí)掃描到的周圍環(huán)境信息建立的局部代價(jià)地圖，根據(jù)局部代價(jià)地圖進(jìn)行局部路徑規(guī)劃生成局部路徑，局部路徑考慮動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，即為在動(dòng)態(tài)環(huán)境的避障。在實(shí)際控制機(jī)器人移動(dòng)時(shí)，根據(jù)拼接局部路徑與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑而成的目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人移動(dòng)，使機(jī)器人沿著最終規(guī)劃的路徑行走。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，全局路徑規(guī)劃中參考已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，局部路徑規(guī)劃中根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息及其膨脹信息生成局部路徑，與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑拼接，并且用局部路徑代替局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物。全局路徑規(guī)劃中獲取的障礙物環(huán)境信息較完善，路徑代價(jià)值之和最小全局路徑考慮了全局環(huán)境，局部路徑規(guī)劃中根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息及其膨脹信息生成局部路徑，并且用局部路徑代替局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物，可讓機(jī)器人在局部窗口運(yùn)行中適應(yīng)變化的環(huán)境,使機(jī)器人沿著最終規(guī)劃的目標(biāo)避障路徑行走。全局路徑規(guī)劃與局部路徑規(guī)劃結(jié)合，機(jī)器人在局部路徑中移動(dòng)不容易喪失目標(biāo)以及陷入死鎖。

而且，全局代價(jià)地圖根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息建立，全局代價(jià)地圖包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑為路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，在全局路徑規(guī)劃中除了考慮起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)的路徑距離，還考慮與最近障礙物距離，盡量避免靠近障礙物運(yùn)行，而傾向于在兩個(gè)障礙物的中間運(yùn)行，機(jī)器人在運(yùn)行過程中撞到障礙物的概率降低，從而降低了由于碰撞帶來的損壞，避免經(jīng)濟(jì)損失，另一方面減少碰撞也提高了機(jī)器人的運(yùn)行效率。

局部代價(jià)地圖根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立，生成的局部路徑除了避開動(dòng)態(tài)障礙物，還考慮與動(dòng)態(tài)障礙物及與最近障礙物距離，局部運(yùn)行中也盡量避免靠近動(dòng)態(tài)障礙物和最近障礙物運(yùn)行，而傾向于在動(dòng)態(tài)障礙物及最近障礙物的中間運(yùn)行。

具體地，路徑擬合的控制算法如下：

建立室內(nèi)環(huán)境的全局坐標(biāo)系，獲取機(jī)器人當(dāng)前位置P1，獲取離機(jī)器人最近且靠近目標(biāo)點(diǎn)的局部路徑點(diǎn)位置P2，獲取P2向前預(yù)設(shè)距離(如10cm/20cm/30cm)的局部路徑點(diǎn)位置P3，計(jì)算P1到P3的連線與全局坐標(biāo)系X軸的夾角θ1，計(jì)算P2到P3的連線與全局坐標(biāo)系X軸的夾角θ2，定義ω＝θ2-θ1，并根據(jù)機(jī)器人的不同款式或型號(hào)等預(yù)設(shè)的角度閾值α。當(dāng)ω的絕對(duì)值大于α?xí)r，控制機(jī)器人以角速度最大，線速度為零趨近局部路徑運(yùn)行，直到與局部路徑擬合；反之，當(dāng)ω的絕對(duì)值小于等于α?xí)r，則認(rèn)為機(jī)器人的運(yùn)行路徑此時(shí)已與局部路徑擬合，此時(shí)控制機(jī)器人以角速度為零，以一定的線速度在局部路徑上運(yùn)行。

在另一實(shí)施例中，所述方法還包括；

實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息，計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息重新生成局部路徑。

當(dāng)局部路徑上有障礙時(shí)，通過避障傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息，計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，對(duì)當(dāng)前局部路徑進(jìn)行重新規(guī)劃，保證局部路徑是一條安全的最優(yōu)路徑，以避開動(dòng)態(tài)障礙物，適應(yīng)變化的環(huán)境。

圖3為局部代價(jià)地圖的示意圖。如圖3所示，局部代價(jià)地圖包括障礙層和膨脹層，在局部代價(jià)地圖中加入膨脹層的目的是為了實(shí)時(shí)避障和盡量使規(guī)劃的路徑在中間。圖4為局部窗口內(nèi)的路徑規(guī)劃示意圖。如圖4所示，目標(biāo)點(diǎn)與起始點(diǎn)之間實(shí)線連線為路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，局部窗口內(nèi)的虛線部分為局部路徑。

圖5為全局路徑規(guī)劃示意圖，具體為拼接局部路徑與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，并且用局部路徑代替局部代價(jià)地圖所在的局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑。如5所示，機(jī)器人在全局代價(jià)地圖內(nèi)的移動(dòng)中，局部代價(jià)地圖跟隨機(jī)器人一起移動(dòng)。這樣機(jī)器人在全局代價(jià)地圖內(nèi)的移動(dòng)中，由于局部路徑是根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息并計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立的動(dòng)態(tài)的局部代價(jià)地圖生成的，縱觀機(jī)器人在全局坐標(biāo)系下的全局代價(jià)地圖移動(dòng)時(shí)，看起來的效果是局部代價(jià)地圖跟隨機(jī)器人一起移動(dòng)，就像鼠標(biāo)光圈跟隨鼠標(biāo)移動(dòng)一樣。并且，還可以通過提高檢測(cè)和計(jì)算精度，讓機(jī)器人在移動(dòng)過程當(dāng)中，機(jī)器人始終保持在局部地圖的正中間。

在另一實(shí)施例中，采用跳點(diǎn)搜索算法計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑；路徑代價(jià)值之和最小全局路徑包括若干順序相連的局部目標(biāo)點(diǎn)。在跳點(diǎn)搜索算法中采用代價(jià)估計(jì)函數(shù)f(n)＝g(n)+h(n)，其中，f(n)是起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑代價(jià)值，g(n)是當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑代價(jià)值，h(n)是當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到起始點(diǎn)的路徑代價(jià)值。采用跳點(diǎn)搜索算法計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑具體包括：

步驟31、建立open列表和close列表；open列表用于存放未遍歷訪問的節(jié)點(diǎn)；close列表用于存放已經(jīng)遍歷訪問過的節(jié)點(diǎn)。

步驟32、將機(jī)器人的目標(biāo)點(diǎn)放入open列表。

步驟33、遍歷目標(biāo)點(diǎn)的上、下、左、右、左上、左下、右上和右下八個(gè)方向的子節(jié)點(diǎn)。

步驟34、判斷子節(jié)點(diǎn)是否已在open列表或close列表中。

若子節(jié)點(diǎn)已在open列表中，則重新計(jì)算所述子節(jié)點(diǎn)的f(n)值，判斷子節(jié)點(diǎn)的f(n)值是否減?。蝗糇庸?jié)點(diǎn)的f(n)值減小，則更新open列表中子節(jié)點(diǎn)的f(n)值和父節(jié)點(diǎn)。

若子節(jié)點(diǎn)已在close列表中，則重新計(jì)算子節(jié)點(diǎn)的f(n)值，判斷子節(jié)點(diǎn)的f(n)值是否減小；若子節(jié)點(diǎn)的f(n)值減小，將子節(jié)點(diǎn)從close列表中移除，重新更新子節(jié)點(diǎn)的f(n)值和父節(jié)點(diǎn)，將子節(jié)點(diǎn)加入open列表中。

若子節(jié)點(diǎn)不在open列表或close列表，則將子節(jié)點(diǎn)放入open列表中。

步驟35、從open列表中選取f(n)值最小的節(jié)點(diǎn)，并將f(n)值最小的節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)放入close列表，跳轉(zhuǎn)到步驟36執(zhí)行。

步驟36、判斷所述選取f(n)值最小的節(jié)點(diǎn)是否為機(jī)器人的起始點(diǎn)；若是，則返回最短路徑，最短路徑中的節(jié)點(diǎn)為局部目標(biāo)點(diǎn)；若否，則將所述f(n)值最小的節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)放入close列表，并跳轉(zhuǎn)到步驟37處理。

步驟37、對(duì)f(n)值最小的節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行水平方向搜索、垂直方向搜索和對(duì)角線方向搜索，以搜索跳點(diǎn)；其中，所述對(duì)角線方向搜索包括水平方向搜索和垂直方向搜索；待各方向搜索結(jié)束，跳轉(zhuǎn)到步驟35繼續(xù)執(zhí)行。

可以理解地，該跳點(diǎn)搜索法中的每一節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包含節(jié)點(diǎn)的行列下標(biāo)、下個(gè)搜索方向和其父節(jié)點(diǎn)。搜索過程中，從open表中選取代價(jià)估計(jì)函數(shù)f(n)值最小的節(jié)點(diǎn)，對(duì)該節(jié)點(diǎn)的下個(gè)搜索方向分別進(jìn)行水平方向搜索、垂直方向搜索和對(duì)角線方向搜索，以搜索跳點(diǎn)，將搜索到的跳點(diǎn)添加入open表，并將該節(jié)點(diǎn)添入close表。重復(fù)上述搜索過程，不斷從open表中取出節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行跳點(diǎn)搜索，直至取到終點(diǎn)，停止搜索，返回路徑節(jié)點(diǎn)數(shù)組，該路徑節(jié)點(diǎn)數(shù)組為最短路徑，最短路徑中的每一節(jié)點(diǎn)為一局部目標(biāo)點(diǎn)。相比A*算法，跳點(diǎn)搜索法可同時(shí)采用水平方向搜索、垂直方向搜索和對(duì)角線方向搜索，消除地圖中大量的對(duì)稱節(jié)點(diǎn)，提高搜索效率，且可有效減少節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)量，節(jié)省存儲(chǔ)空間。

又例如，只遍歷目標(biāo)點(diǎn)的上下左右四個(gè)方位，從目標(biāo)點(diǎn)開始執(zhí)行簡(jiǎn)化的跳點(diǎn)搜索算法：

步驟21、將目標(biāo)點(diǎn)視為父節(jié)點(diǎn)，將目標(biāo)點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑距離設(shè)為0；

步驟22、將目標(biāo)點(diǎn)上方A點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)下方B點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)左邊C點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)右邊D點(diǎn)四個(gè)子節(jié)點(diǎn)放入當(dāng)前處理序列curP(open列表)；計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)上方A點(diǎn)的路徑距離，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)上方A點(diǎn)與最近障礙物距離，并計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)上方A點(diǎn)的路徑代價(jià)值potarrA；計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)下方B點(diǎn)的路徑距離，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)下方B點(diǎn)與最近障礙物距離，并計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)下方B點(diǎn)的路徑代價(jià)值potarrB；計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)左邊C點(diǎn)的路徑距離，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)左邊C點(diǎn)與最近障礙物距離，并計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)左邊C點(diǎn)的路徑代價(jià)值potarrC；計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)右邊D點(diǎn)的路徑距離，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)右邊D點(diǎn)與最近障礙物距離，并計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)右邊D點(diǎn)的路徑代價(jià)值potarrD；比較potarrA、potarrB、potarrC和potarrD，并選取其中的最小值的點(diǎn)假設(shè)為目標(biāo)點(diǎn)某側(cè)p1點(diǎn)；

步驟23、將p1點(diǎn)上方H點(diǎn)、p1點(diǎn)下方I點(diǎn)、p1點(diǎn)左邊J點(diǎn)、p1點(diǎn)右邊K點(diǎn)四個(gè)子節(jié)點(diǎn)放入當(dāng)前處理序列curP；分別判斷所述p1點(diǎn)上方H點(diǎn)、p1點(diǎn)下方I點(diǎn)、p1點(diǎn)左邊J點(diǎn)或p1點(diǎn)右邊K點(diǎn)是否父節(jié)點(diǎn)；若是，則移出當(dāng)前處理序列curP；計(jì)算p1點(diǎn)上、下、左、右四個(gè)子節(jié)點(diǎn)除了父節(jié)點(diǎn)以外節(jié)點(diǎn)的路徑代價(jià)值；比較p1點(diǎn)上、下、左、右四個(gè)子節(jié)點(diǎn)除了父節(jié)點(diǎn)以外子節(jié)點(diǎn)的路徑代價(jià)值，并選取其中的最小值的點(diǎn)假設(shè)為p1點(diǎn)某側(cè)p2點(diǎn)；

步驟24、判斷所述p2點(diǎn)是否為移動(dòng)機(jī)器人的起始點(diǎn)；若是，則返回路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，路徑代價(jià)值之和最小全局路徑中的節(jié)點(diǎn)為局部目標(biāo)點(diǎn)；若否，則重復(fù)上述步驟23得到非父節(jié)點(diǎn)的路徑代價(jià)值最小值的……pn-1點(diǎn)、pn點(diǎn)……，以搜索跳點(diǎn)。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，局部代價(jià)地圖根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立，局部代價(jià)地圖包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)，在局部代價(jià)地圖中確定穿過局部窗口的局部路徑，根據(jù)所述局部路徑，控制所述移動(dòng)機(jī)器人避開所述動(dòng)態(tài)障礙物，在局部路徑規(guī)劃中除了考慮避開動(dòng)態(tài)障礙物，還考慮與最近動(dòng)態(tài)障礙物距離、穿過局部窗口的路徑距離，盡量避免靠近動(dòng)態(tài)障礙物和最近障礙物運(yùn)行，而傾向于在兩個(gè)動(dòng)態(tài)障礙物的中間或動(dòng)態(tài)障礙物和最近障礙物中間運(yùn)行，機(jī)器人在運(yùn)行過程中撞到動(dòng)態(tài)障礙物的概率降低，從而降低了由于碰撞帶來的損壞，避免經(jīng)濟(jì)損失，減少碰撞也提高了機(jī)器人的運(yùn)行效率，動(dòng)態(tài)障礙物信息實(shí)時(shí)檢測(cè)，保證移動(dòng)機(jī)器人局部路徑規(guī)劃和避障的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

在另一實(shí)施例中，所述方法還包括：

根據(jù)所述路徑代價(jià)值之和最小全局路徑計(jì)算機(jī)器人行進(jìn)速度。

在局部窗口的速度控制上，直接根據(jù)全局規(guī)劃給出的路徑計(jì)算機(jī)器人行進(jìn)速度。根據(jù)機(jī)器人要走的全局路徑(路徑代價(jià)值之和最小全局路徑)，機(jī)器人本身的行進(jìn)加速度限制等特性，執(zhí)行機(jī)器人行進(jìn)速度控制算法，計(jì)算出機(jī)器人沿著該局部路徑需要的速度。在圖4局部窗口內(nèi)的路徑規(guī)劃示意圖中，從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)之間的全局路徑為全局規(guī)劃算法中規(guī)劃出的路徑，該全局路徑在局部窗口中的實(shí)線路徑為路徑代價(jià)值之和最小全局路徑在局部窗口的部分路徑，虛線路徑為局部路徑。值得說明的是，在局部窗口內(nèi)，局部路徑(虛線)并不一定完全替換路徑代價(jià)值之和最小全局路徑在局部窗口的部分路徑(局部窗口內(nèi)實(shí)線)，先通過拼接局部路徑與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，在拼接的頭部和尾部之間使用局部路徑。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，機(jī)器人在局部窗口內(nèi)運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行速度為根據(jù)全局規(guī)劃給出的路徑計(jì)算機(jī)器人行進(jìn)速度。根據(jù)全局路徑(路徑代價(jià)值之和最小全局路徑)反向推算出使機(jī)器人運(yùn)行在此局部窗口的速度，相對(duì)于相關(guān)技術(shù)中動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)器人運(yùn)行速度的方式，本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)器人在局部窗口內(nèi)的控制運(yùn)行時(shí)間較短，較不容易讓機(jī)器人死鎖，提高導(dǎo)航和路徑規(guī)劃中的運(yùn)行速度。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃裝置200，如圖6所示，包括全局代價(jià)地圖建立模塊210、起終點(diǎn)設(shè)置模塊220、路徑確定模塊230和局部避障控制模塊240。

全局代價(jià)地圖建立模塊210，用于根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，建立包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)的全局代價(jià)地圖，其中，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率、所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；

起終點(diǎn)設(shè)置模塊220，用于設(shè)置所述機(jī)器人在所述全局代價(jià)地圖中的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)；

路徑確定模塊230，用于采用跳點(diǎn)搜索算法計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑；所述路徑代價(jià)值之和最小全局路徑包括若干順序相連的局部目標(biāo)點(diǎn)；

局部避障控制模塊240，用于控制所述機(jī)器人向每一所述局部目標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)過程中，采用當(dāng)局部路徑上有障礙時(shí)進(jìn)行重新規(guī)劃的方法以及路徑擬合控制算法避開動(dòng)態(tài)障礙物。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例提出的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃裝置200與方法實(shí)施例提出的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法基于相同的發(fā)明構(gòu)思，方法實(shí)施例與裝置實(shí)施例中的相應(yīng)技術(shù)內(nèi)容可相互適用，此處不再詳述。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃裝置200，全局路徑規(guī)劃中參考已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，局部路徑規(guī)劃中根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息及其膨脹信息生成局部路徑，與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑拼接，并且用局部路徑代替局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物。全局路徑規(guī)劃中獲取的障礙物環(huán)境信息較完善，路徑代價(jià)值之和最小全局路徑考慮了全局環(huán)境，局部路徑規(guī)劃中根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息及其膨脹信息生成局部路徑，并且用局部路徑代替局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物，可讓機(jī)器人在局部窗口運(yùn)行中適應(yīng)變化的環(huán)境,使機(jī)器人沿著最終規(guī)劃的目標(biāo)避障路徑行走。全局路徑規(guī)劃與局部路徑規(guī)劃結(jié)合，機(jī)器人在局部路徑中移動(dòng)不容易喪失目標(biāo)以及陷入死鎖。而且，全局代價(jià)地圖根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息建立，全局代價(jià)地圖包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑為路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，在全局路徑規(guī)劃中除了考慮起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)的路徑距離，還考慮與最近障礙物距離，盡量避免靠近障礙物運(yùn)行，而傾向于在兩個(gè)障礙物的中間運(yùn)行，機(jī)器人在運(yùn)行過程中撞到障礙物的概率降低，從而降低了由于碰撞帶來的損壞，避免經(jīng)濟(jì)損失，另一方面減少碰撞也提高了機(jī)器人的運(yùn)行效率。

在另一實(shí)施例中，所述裝置還包括；

重生成模塊，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息，計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息重新生成局部路徑。

當(dāng)局部路徑上有障礙時(shí)，通過避障傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息，計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，對(duì)當(dāng)前局部路徑進(jìn)行重新規(guī)劃，保證局部路徑是一條安全的最優(yōu)路徑，以避開動(dòng)態(tài)障礙物，適應(yīng)變化的環(huán)境。

在另一實(shí)施例中，所述局部避障控制模塊240還用于：

實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息，計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立局部代價(jià)地圖，并在局部代價(jià)地圖中確定穿過局部窗口的局部路徑，根據(jù)所述局部路徑，控制所述移動(dòng)機(jī)器人避開所述動(dòng)態(tài)障礙物。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，當(dāng)局部路徑上有障礙時(shí)，通過避障傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息，計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，對(duì)當(dāng)前局部路徑進(jìn)行重新規(guī)劃，保證局部路徑是一條安全的最優(yōu)路徑，以避開動(dòng)態(tài)障礙物，適應(yīng)變化的環(huán)境。本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃裝置200，動(dòng)態(tài)障礙物信息實(shí)時(shí)檢測(cè)，保證移動(dòng)機(jī)器人局部路徑規(guī)劃和避障的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

在又一實(shí)施例中，所述障礙物膨脹信息包括膨脹直徑，所述膨脹直徑根據(jù)所述機(jī)器人半徑設(shè)置。

在另一實(shí)施例中，所述點(diǎn)與最近障礙物距離代價(jià)值依據(jù)離最近障礙物越遠(yuǎn)值越小的規(guī)律且按指數(shù)規(guī)律遞減。

在又一實(shí)施例中，所述裝置還包括：

速度計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述路徑代價(jià)值之和最小全局路徑計(jì)算機(jī)器人行進(jìn)速度。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，機(jī)器人在局部窗口內(nèi)運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)行速度為根據(jù)全局規(guī)劃給出的路徑計(jì)算機(jī)器人行進(jìn)速度。根據(jù)全局路徑(路徑代價(jià)值之和最小全局路徑)反向推算出使機(jī)器人運(yùn)行在此局部窗口的速度，相對(duì)于相關(guān)技術(shù)中動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)器人運(yùn)行速度的方式，本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)器人在局部窗口內(nèi)的控制運(yùn)行時(shí)間較短，較不容易讓機(jī)器人死鎖，提高導(dǎo)航和路徑規(guī)劃中的運(yùn)行速度。

實(shí)施例3

本發(fā)明實(shí)施例還提供機(jī)器人300，如圖7所示，包括機(jī)身310和處理器320，所述處理器320安裝在所述機(jī)身內(nèi)，所述處理器320用于：

根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，建立包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)的全局代價(jià)地圖，其中，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)被障礙物占據(jù)的概率、所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；

設(shè)置所述機(jī)器人在所述全局代價(jià)地圖中的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)；

采用跳點(diǎn)搜索算法計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑；

控制機(jī)器人沿路徑代價(jià)值之和最小全局路徑移動(dòng)過程中，根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立動(dòng)態(tài)的局部代價(jià)地圖，生成局部路徑，拼接局部路徑與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，并且用局部路徑代替局部代價(jià)地圖所在的局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例提出機(jī)器人實(shí)施例與裝置實(shí)施例室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃裝置及與方法實(shí)施例提出的室內(nèi)動(dòng)態(tài)環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃方法基于相同的發(fā)明構(gòu)思，機(jī)器人實(shí)施例與方法實(shí)施例、裝置實(shí)施例中的相應(yīng)技術(shù)內(nèi)容可相互適用，此處不再詳述。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于，本發(fā)明實(shí)施例提供機(jī)器人300包括機(jī)身310和處理器320，所述處理器320安裝在所述機(jī)身內(nèi)，所述處理器320用于，根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息，建立全局代價(jià)地圖,計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑；根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息建立動(dòng)態(tài)的局部代價(jià)地圖，生成局部路徑，拼接局部路徑與路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，并且用局部路徑代替局部代價(jià)地圖所在的局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物。本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)器人300，全局路徑規(guī)劃中獲取的障礙物環(huán)境信息較完善，路徑代價(jià)值之和最小全局路徑考慮了全局環(huán)境，局部路徑規(guī)劃中根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物信息及其膨脹信息生成局部路徑，并且用局部路徑代替局部窗口內(nèi)的路徑代價(jià)值之和最小全局路徑得到目標(biāo)避障路徑，以路徑擬合控制算法控制所述機(jī)器人沿所述目標(biāo)避障路徑移動(dòng)以避開動(dòng)態(tài)障礙物，可讓機(jī)器人在局部窗口運(yùn)行中適應(yīng)變化的環(huán)境,使機(jī)器人沿著最終規(guī)劃的目標(biāo)避障路徑行走。全局路徑規(guī)劃與局部路徑規(guī)劃結(jié)合，機(jī)器人在局部路徑中移動(dòng)不容易喪失目標(biāo)以及陷入死鎖。而且，全局代價(jià)地圖根據(jù)已知障礙物環(huán)境信息和障礙物膨脹信息建立，全局代價(jià)地圖包含不同路徑代價(jià)值的點(diǎn)，所述點(diǎn)的路徑代價(jià)值體現(xiàn)所述點(diǎn)與相鄰點(diǎn)路徑距離以及體現(xiàn)所述點(diǎn)與最近障礙物距離；計(jì)算所述起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)之間的路徑為路徑代價(jià)值之和最小全局路徑，在全局路徑規(guī)劃中除了考慮起始點(diǎn)到所述目標(biāo)點(diǎn)的路徑距離，還考慮與最近障礙物距離，盡量避免靠近障礙物運(yùn)行，而傾向于在兩個(gè)障礙物的中間運(yùn)行，機(jī)器人在運(yùn)行過程中撞到障礙物的概率降低，從而降低了由于碰撞帶來的損壞，避免經(jīng)濟(jì)損失，另一方面減少碰撞也提高了機(jī)器人的運(yùn)行效率。

在另一實(shí)施例中，所述機(jī)器人300還包括：

固定在所述機(jī)身上并與處理器320連接的測(cè)障傳感器330，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息；具體地，測(cè)障傳感器330可以為紅外傳感器，可安裝在機(jī)身的各個(gè)方向。

所述處理器320還用于計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息和動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息重新生成局部路徑。

當(dāng)局部路徑上有障礙時(shí)，通過避障傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)所述動(dòng)態(tài)障礙物信息，計(jì)算所述動(dòng)態(tài)障礙物膨脹信息，對(duì)當(dāng)前局部路徑進(jìn)行重新規(guī)劃，保證局部路徑是一條安全的最優(yōu)路徑，以避開動(dòng)態(tài)障礙物，適應(yīng)變化的環(huán)境。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本申請(qǐng)的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；在本申請(qǐng)的思路下，以上實(shí)施例或者不同實(shí)施例中的技術(shù)特征之間也可以進(jìn)行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本申請(qǐng)的不同方面的許多其它變化，為了簡(jiǎn)明，它們沒有在細(xì)節(jié)中提供；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本申請(qǐng)各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。