[发明专利]一种机器人避障方法和装置

说明书

本发明公开了一种机器人避障方法和装置，涉及计算机技术领域。该方法的一具体实施方式包括：根据机器人的运动限制条件，在速度空间中采样多组速度，以模拟机器人在多组速度下的运动轨迹，得到模拟轨迹集；其中，多组速度包括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，从模拟轨迹集中过滤经过障碍物或膨胀区的运动轨迹，得到优化轨迹集；采用评价函数对优化轨迹集的运动轨迹分别进行评价，以根据评价结果从优化轨迹集中确定目标轨迹，使用目标轨迹对应的速度驱动机器人移动。该方法通过对障碍物进行膨胀处理后，过滤模拟轨迹集中经过障碍物或膨胀区的运动轨迹，进而结合评价函数确定目标轨迹，避免机器人与障碍物发生碰撞。

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种机器人避障方法和装置。

背景技术

实现移动机器人自主导航的基本要求是避障。避障是指移动机器人根据采集的障碍物的状态信息，在行走过程中通过传感器感知到妨碍其通行的静态物体和动态物体时，使用避障算法进行有效地避障，最后到达目标位置。现有技术中，通常使用的避障算法有可视图法、人工势场法、向量场直方图法(Vector Field Histogram，VFH)等。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的避障算法将移动机器人当作质点，不考虑移动机器人的整体轮廓和形状，使用避障算法进行局部路径规划所得出的路径在真实世界中可能很靠近障碍物，机器人沿该路径移动时会导致移动机器人会与障碍物发生碰撞而无法通行。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种机器人避障方法和装置，通过对障碍物进行膨胀处理后，过滤模拟轨迹集中经过障碍物或膨胀区的运动轨迹，进而结合评价函数确定目标轨迹，避免机器人与障碍物发生碰撞，同时降低了参与评价的运动轨迹的数量，降低了确定目标轨迹的耗时。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机器人避障方法。

本发明实施例的一种机器人避障方法，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。