[发明专利]基于虚拟现实的机器人路径规划与环境重建的方法和系统

权利要求书

1.基于虚拟现实的机器人路径规划与环境重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据煤矿建井设计图或巷道布置图，建立探测探测机器人三维模型和初始场景三维模型，将探测机器人三维模型和初始场景三维模型导入虚拟仿真交互平台，显示探测机器人虚拟样机和初始虚拟场景；

步骤2、将初始虚拟场景生成导航网格，根据探测机器人虚拟样机的三维坐标与目的地的三维坐标，得到探测机器人虚拟样机在初始虚拟场景中的行走路径；

步骤3、将探测机器人虚拟样机在初始虚拟场景中的行走路径发送至探测机器人，驱动探测机器人与探测机器人虚拟样机同步运动；

步骤4、采集探测机器人当前场景数据，将这些数据处理后与初始场景数据进行匹配，筛选出与初始场景数据不同的数据作为坐标点云数据，将这些坐标点云数据进行处理，得到重建后的虚拟场景；

步骤5、将重建后的虚拟场景生成导航网格，根据探测机器人虚拟样机的三维坐标与目的地的三维坐标，结合重建后虚拟场景中的路径障碍，得到探测机器人虚拟样机新的行走路径；

步骤6、将得到的新的行走路径作为步骤3中初始虚拟场景中的行走路径，重复上述步骤3至步骤5，直至探测机器人到达目的地。

2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的机器人路径规划与环境重建方法，其特征在于，所述的步骤4中，坐标点云数据的处理过程为：首先建立立体栅格单元体，将该立体栅格单元体导入显示当前虚拟场景的虚拟仿真交互平台，其中，立体栅格单元体为1mm×1mm×1mm的立方体，可以按照所需要精度对其按比例缩放；然后读取各个坐标点云的位置信息，将这些位置信息设定为立体栅格单元在当前虚拟场景中克隆的指定位置；最后，实例化克隆立体单元栅格体于这些指定位置，即得到重建后的虚拟场景。

3.如权利要求1所述的基于虚拟现实的机器人路径规划与环境重建方法，其特征在于，所述的步骤4中，采集探测机器人当前场景数据，将这些数据处理后与初始场景数据进行匹配，具体过程为：首先将激光雷达采集到的原始极坐标下的数据转化为三维直角坐标系下的数据，并将这些数据合并至同一三维直角坐标系内；然后对这些合并后的数据进行滤波、配准和精简处理；最后将处理后的数据与初始场景数据进行匹配。

4.如权利要求1所述的基于虚拟现实的机器人路径规划与环境重建方法，其特征在于，所述的步骤2和步骤5中，根据生成的导航网格、探测机器人的三维坐标和目的地的三维坐标，采用插补的方法实现路径规划。

5.如权利要求1所述的基于虚拟现实的机器人路径规划与环境重建方法，其特征在于，所述的步骤2和步骤5中的具体过程为：在基于Unity3D软件开发的虚拟仿真交互平台中添加Navigation.Static模块对当前场景生成导航网格，在探测机器人虚拟样机上添加Nav.Mesh.Agent组件，烘焙场景实现自动规划路径，得到探测机器人虚拟样机在虚拟场景中的行走路径。

6.基于虚拟现实的机器人路径规划与环境重建系统，其特征在于，包括：虚拟仿真交互平台、路径规划模块一、同步控制模块、场景重建模块和路径规划模块二；

所述的虚拟仿真交互平台用于根据煤矿建井设计图或巷道布置图，建立探测探测机器人三维模型和初始场景三维模型，将探测机器人三维模型和初始场景三维模型导入虚拟仿真交互平台，显示探测机器人虚拟样机和初始虚拟场景；

所述的路径规划模块一，用于将初始虚拟场景生成导航网格，根据探测机器人虚拟样机的三维坐标与目的地的三维坐标，得到探测机器人虚拟样机在初始虚拟场景中的行走路径；

所述的同步控制模块，用于将探测机器人虚拟样机在初始虚拟场景中的行走路径发送至探测机器人，驱动探测机器人与探测机器人虚拟样机同步运动；

所述的场景重建模块，用于采集探测机器人当前场景数据，将这些数据处理后与初始场景数据进行匹配，筛选出与初始场景数据不同的数据作为坐标点云数据，将这些坐标点云数据进行处理，得到重建后的虚拟场景；

所述的路径规划模块二，用于将重建后的虚拟场景生成导航网格，根据机器人虚拟样机的三维坐标与目的地的三维坐标，结合重建后虚拟场景中的路径障碍，得到机器人虚拟样机新的行走路径。