[发明专利]一种机器人避障方法和装置

权利要求书

1.一种机器人避障方法，其特征在于，包括：

根据机器人的运动限制条件，在速度空间中采样多组速度，以模拟所述机器人在所述多组速度下的运动轨迹，得到模拟轨迹集；其中，所述多组速度包括所述机器人在多个时刻的速度；

对环境地图中的障碍物进行膨胀处理，从所述模拟轨迹集中过滤经过所述障碍物或膨胀区的运动轨迹，得到优化轨迹集；其中，所述膨胀区为所述障碍物在所述环境地图的像素点边沿与膨胀边沿所围成的区域；

采用评价函数对所述优化轨迹集的运动轨迹分别进行评价，以根据评价结果从所述优化轨迹集中确定目标轨迹，使用所述目标轨迹对应的速度驱动所述机器人移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对环境地图中的障碍物进行膨胀处理，包括：

按照设定的膨胀距离，将环境地图中所述障碍物所在的像素点向外扩张；其中，所述膨胀距离大于等于允许所述机器人通行的最小宽度所对应的所述环境地图的宽度的1/2。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用评价函数对所述优化轨迹集的运动轨迹分别进行评价的步骤之前，还包括：

在过滤后的模拟轨迹集为空的情况下，将经过警戒区的运动轨迹添加到所述优化轨迹集；其中，所述警戒区是将所述膨胀区去除所述障碍物的最小膨胀区后得到的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述评价函数由下列任意一个或者多个评价因子加权求和得到：

方位角评价因子：用于表示所述机器人在当前速度下达到对应的运动轨迹末端时，与目标位置之间的角度；第一距离评价因子：用于表示所述机器人在当前运动轨迹上与障碍物之间的最近距离；速度评价因子：用于表示所述当前运动轨迹所对应的速度大小；第二距离评价因子：用于表示所述机器人在模拟周期内的移动距离；第三距离评价因子：用于表示所述机器人在所述当前速度下达到对应的运动轨迹末端时，与所述目标位置之间的距离；第四距离评价因子：用于表示机器人在所述当前速度下达到对应的运动轨迹末端时，与全局路径规划对应的最优路径的最短距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采样得到的所述速度满足以下条件：

所述速度归属于所述机器人的最大最小速度区间；

所述速度归属于所述机器人在设定时间间隔内实际达到的速度区间；以及

所述速度小于等于所述机器人在当前运动轨迹下与所述障碍物的最近距离的2倍与最大减速度乘积的平方根。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定机器人坐标系下所述机器人在设定时间间隔内的移动距离；

将所述移动距离投影到世界坐标系下，得到所述机器人在所述世界坐标系下的位移；

将设定时间段内的位移累计求和，以为所述机器人构建轨迹运动模型；

所述模拟所述机器人在所述多组速度下的运动轨迹，包括：

将所述多组速度输入所述轨迹运动模型，得到所述机器人的多条运动轨迹。

7.一种机器人避障装置，其特征在于，包括：

轨迹模拟模块，用于根据机器人的运动限制条件，在速度空间中采样多组速度，以模拟所述机器人在所述多组速度下的运动轨迹，得到模拟轨迹集；其中，所述多组速度包括所述机器人在多个时刻的速度；

膨胀过滤模块，用于对环境地图中的障碍物进行膨胀处理，从所述模拟轨迹集中过滤经过所述障碍物或膨胀区的运动轨迹，得到优化轨迹集；其中，所述膨胀区为所述障碍物在所述环境地图的像素点边沿与膨胀边沿所围成的区域；

评价确定模块，用于采用评价函数对所述优化轨迹集的运动轨迹分别进行评价，以根据评价结果从所述优化轨迹集中确定目标轨迹，使用所述目标轨迹对应的速度驱动所述机器人移动。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述膨胀过滤模块，还用于：

按照设定的膨胀距离，将环境地图中所述障碍物所在的像素点向外扩张；其中，所述膨胀距离大于等于允许所述机器人通行的最小宽度所对应的所述环境地图的宽度的1/2。