[发明专利]一种机器人导航空间约简方法

说明书

本申请公开了一种机器人导航空间约简方法，包括：机器人利用自身的传感器对周围环境进行扫描，获取周围环境的信息；根据周围环境信息建立二值化六边形栅格地图，地图中标注出可通行区域和不可通行区域，形成原始环境地图；根据原始环境地图中的起点和终点位置，使用沿左手、右手走的规则，获得两条从起点到终点的路径轨迹；确定优化参数K值，对两条路径轨迹进行优化，并将优化后的两条路径轨迹衔接生成约简后新的导航空间；根据机器人初始位置和新的导航空间，强化学习对Q表进行更新，获取机器人的最优运动策略，得到机器人的运动路径。本申请的方法减少了机器人在导航过程中的无效探索空间，收敛快，学习效率高。

技术领域

本申请涉及机器人导航，具体涉及一种机器人导航空间约简方法。

背景技术

移动机器人的一项关键能力是能够在其环境中进行有效的导航，并且强化学习广泛用于移动机器人的路径规划。然而，现有的强化学习是机器人与空间环境进行交互，并得到反馈，这种反馈比较弱小，因此收敛较慢，导致机器学习现有机器人导航算法计算量大、收敛速度慢、学习效率低。

现有的导航地图多采用四边形栅格地图，其中四边形中正方形居多，正方形虽然能够密铺，但在自由度上适用性一般，对于一些不平整的路面，密铺时的衔接效果不理想，导致规划出的导航路径不平滑。另外，现有的强化学习中，未能对机器的导航路径根据生物的导航规律进行优化，未能有效提高学习效率。

公开号为CN106933223A的专利文件公开了一种机器人自主导航方法及系统，法包括：预先为导航空间制定虚拟路径，虚拟路径由坐标点及坐标点与坐标点之间的连接关系组成；获取机器人在导航空间中的初始位置和目的地位置，并根据初始位置和目的地位置确定机器人对应在虚拟路径中的初始坐标点和目的地坐标点；采用路径规划算法计算出在虚拟路径中从初始坐标点到达目的地坐标点的最短路径；根据最短路径引导机器人到达目的地坐标点。该发明主要通过最短路线算法来提高效率，并未考虑对空间的约简。

发明内容

发明目的：本申请的目的在于提供一种机器人导航空间约简方法，在保证能学习到最优路径的情况下，对导航空间进行约简，且在六边形栅格地图下进行导航，以解决现有机器人导航算法计算量大、收敛速度慢、规划路径不够平滑、学习效率低的问题。

技术方案：本申请提供了一种机器人导航空间约简方法，包括以下步骤：

(1)启动机器人，利用机器人的传感器扫描周围环境，对周围环境数据进行数据融合，获取周围环境信息并进行动态更新；

(2)根据获取的周围环境信息利用粒子滤波方法建立六边形栅格地图，在六边形栅格地图中区分并标注出可通行区域和不可通行区域，形成原始环境地图Env_pri；

(3)根据原始环境地图Env_pri中起点p_S和终点p_G位置，先后分别令机器人按照第一路径轨迹规则和第二路径轨迹规则形成两条不同的路径轨迹，即第一路径轨迹T_L和第二路径轨迹T_R，其中，

T_L＝{pos_L1；pos_L2；...；pos_Lm}，T_R＝{pos_R1；pos_R2；...；pos_Rn}，其中pos_L1～pos_Lm和pos_R1～pos_Rn分别为在轨迹序列中不同的坐标位置；

(4)分别优化第一路径轨迹T_L和第二路径轨迹T_R，对其进行空间约简，构建较小的新导航环境Env_new；