[发明专利]适用于车型机器人的局部路径规划与追踪方法

说明书

本发明公开了一种适用于车型机器人的局部路径规划与追踪方法，其包括：(1)选择待执行的参考路径，定位车型机器人并感知其周边障碍物，得到相应的参考信息；(2)结合参考信息，选取局部路径，规划连接局部路径的起点和终点，得到安全路径；(3)拟合安全路径，得到平滑的最终路径；(4)沿着最终路径依次选取追踪点，并分别计算车型机器人对应于每个追踪点的转向角度，根据相应的转向角度控制车型机器人的行进方向，实现对最终路径的追踪。本发明的局部路径规划与追踪方法，充分考虑了车型机器人的车身运动约束及障碍物约束，对参考路径进行局部规划与追踪，使得车型机器人能够在行进过程中有效的躲避障碍物并追踪安全路径。

技术领域

本发明涉及自动化清洁领域，具体涉及一种适用于车型机器人的局部路径规划与追踪方法。

背景技术

在自动化清洁应用领域，室内无人驾驶扫地/洗地机因其高效的清洁效率，高自动化作业方式，开始受到众多大型室内场景环卫需求方的青睐。但是，目前的扫地/洗地机器人产品中，大多是面向小型化室内场景，终端用户以家庭为主，故其所选机器人型号多以圆盘型小型机器人为主。事实上，在更大型的场馆，如机场、高铁站、球馆等场景下，该类机器人存在清洁效率低下、清洁能力不足的问题，因此针对此类场景，需要改用清洁能力更强的车型机器人，以克服圆盘型机器人的不足。

对于清洁机器人而言，路径追踪与避障是指其在参考路径的指引下，追踪路径并实现障碍物躲避的技术。对于车型机器人而言，由于其运动灵活性不如圆盘型机器人，因此针对圆盘型机器人的局部路径规划与追踪无法直接适用于车型机器人，这就需要针对车型机器人重新设计一套局部路径规划与追踪方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用于车型机器人的局部路径规划与追踪方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种适用于车型机器人的局部路径规划与追踪方法，其包括如下步骤：

(1)在待清洁区域内选择待执行的参考路径，定位车型机器人并感知其周边障碍物，得到相应的参考信息；

(2)结合所述参考信息，在所述参考路径上选取局部路径，规划连接所述局部路径的起点和终点，得到避开障碍物的安全路径；

(3)对所述安全路径进行拟合，得到平滑的最终路径；

(4)沿着所述最终路径依次选取追踪点，并分别计算所述车型机器人对应于每个所述追踪点的转向角度，根据相应的转向角度控制所述车型机器人的行进方向，从而实现对所述的最终路径的追踪。

优选地，在所述步骤(1)中，利用cartographer算法实现所述车型机器人的定位。

优选地，在所述步骤(1)中，通过单线激光雷达对所述车型机器人的周边障碍物进行感知。

优选地，在所述步骤(2)中，所述局部路径的规划连接通过A*算法实现，所述A*算法包括如下步骤：

A1、建立所述待清洁区域的搜索图，将所述局部路径的起点放入开集作为初始节点；

A2、在所述开集中寻找所述初始节点的周围可达节点，并跳过存在于闭集中的节点，将所述初始节点标记为其可达节点的父节点；

A3、计算所述初始节点至其可达节点的损失值F，将F的最小值所对应的所述可达节点作为新初始节点，并将所述的新初始节点从开集删除后加入闭集；

A4、对所述的新初始节点进行判断，若所述的新初始节点与所述局部路径的终点不相重合，则重复步骤A2和步骤A3；若所述的新初始节点与所述局部路径的终点相重合，则回溯所有的父节点，并得到所述的安全路径。

进一步优选地，所述的损失值F的计算公式为：F＝h+C，其中h为启发式函数，C为累积路径损失值。