[发明专利]一种基于距离判断和角度偏转的移动机器人路径规划方法

说明书

本发明提供一种基于距离判断和角度偏转的移动机器人路径规划方法，包括如下步骤：步骤1：利用SLAM建图算法构建的全局栅格地图作为先验信息，用于全局路径规划得到预规划路径，在环境没有发生改变的静态环境中，移动机器人按照预规划路径进行运动，步骤2：当环境发生改变，即预规划路径上出现障碍物时，移动机器人根据激光雷达扫描的信息获取距离信息和障碍物角度范围信息，指导移动机器人偏转移动，达到回归全局预规划路径的目的，进而实现机器人在动态环境下的导航。本发明方法，通过机器人已有传感器获取障碍物距离信息和角度范围信息，进行解三角形计算出避障轨迹，降低了机器人计算量，增强了机器人运动的实时性，提高机器人移动效率。

技术领域

本发明涉及一种基于距离判断和角度偏转的移动机器人路径规划方法，属于移动机器人路径规划领域。

背景技术

路径规划是移动机器人领域的关键技术之一，在一定程度上，它标志着移动机器人智能水平的高低，它是指依据各类指标在一个障碍物环境中搜寻一条从起点到目标点的最优无碰撞路径。路径规划本身又可以分为全局路径规划和局部路径规划。全局路径规划是在已知的环境中，给机器人规划一条路径，路径规划的精度取决于环境获取的准确度，全局路径规划可以找到最优解，但是需要预先知道环境的准确信息，当环境发生变化，如出现未知障碍物，全局规划效果就会不理想；局部路径规划能够通过传感器反馈的信息规避环境中出现的未知障碍物。

移动机器人进行路径规划需要同时用到全局路径规划器和局部路径规划器，以保证移动机器人运动的稳定性，目前，使用较多的是使用A*或Dijkstra算法进行全局路径规划，在此基础上结合局部路径规划DWA算法，实现机器人导航。

局部路径规划器DWA主要根据机器人的自身速度限制以及机器人电机速度性能范围(V,W)中采样多组速度，并模拟机器人在这些速度下的轨迹，根据方位角、距障碍物距离、速度、平滑程度设置评价函数，然后对这些轨迹一一进行评价，计算量大且实时性低，严重影响机器人的效率。

本发明基于现有技术存在的问题，针对具有导航功能和自定义编程功能的移动机器人，设计一种基于距离判断和角度偏转的移动机器人路径规划方法，在全局路径规划A*的基础之上，结合机器人传感器获取距障碍物距离和障碍物角度范围信息，规避动态环境中的障碍物，完成移动机器人实时路径规划。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种基于距离判断和角度偏转的移动机器人路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：利用SLAM建图算法构建的全局栅格地图作为先验信息，用于全局路径规划得到预规划路径，在环境没有发生改变的静态环境中，移动机器人按照预规划路径进行运动，步骤2：当环境发生改变，即预规划路径上出现障碍物时，移动机器人根据激光雷达扫描的信息获取距离信息和障碍物角度范围信息，指导移动机器人偏转移动，达到回归全局预规划路径的目的，进而实现机器人在动态环境下的导航。

所述步骤1中根据全局栅格地图作为先验信息，获取预规划路径的具体步骤为：

步骤1.1、将栅格地图划分为二维网格，每个网格都叫做节点，每个节点只有可通行和不可通行两种状态，设有两个列表，开放列表(open list)和关闭列表(close list)，假设起点为M，终点为N；

步骤1.2、设每个节点的总代价值为F，该节点到起点的成本为T，从该节点移动到目标节点的成本为U，则F＝T+U；

步骤1.3、将起点M放入到开放列表中，检查M附近与其相连的节点，如果相连节点是障碍物或者不能通过则不作处理，如果节点是可通过的，就将节点加入到开放列表中，同时将新加入的节点设置为M的子节点；

步骤1.4、将节点M从开放列表移动到关闭列表中，M节点周围的子节点加入到了开放列表中，每个节点都有箭头指向M，此时计算每个节点的总代价值F，将具有最小值F的子节点加入到关闭列表中；