[发明专利]一种机器人轨迹规划方法及系统

说明书

本发明属于机器人轨迹规划领域，提供了一种机器人轨迹规划方法及系统。其中，机器人轨迹规划方法包括获取机器人可行路径；重复剪枝可行路径的运动走廊；基于重复剪枝后的运动走廊之间的连通关系形成无向图，其中每个运动走廊作为无向图的一个顶点，包含前端路径搜索路径点的运动走廊之间的相交区域作为连接顶点的边；基于Dijkstra算法及每条边的时间代价，搜索一组最优运动走廊组合；将最优运动走廊组合作为安全约束，基于Bernstein多项式基的分段曲线轨迹公式生成机器人规划轨迹。

技术领域

本发明属于机器人轨迹规划领域，尤其涉及一种机器人轨迹规划方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在平面内规划出机器人的可行路径之后，需要对环境中的自由空间进行提取以形成用于后端轨迹规划的位置上的硬约束条件来保证轨迹的安全性。其中，将自由空间称作运动走廊。

运动走廊可以为轨迹提供位置上的硬约束条件，同时也决定了轨迹的段数。运动走廊数目的增多会导致轨迹分段的增多，而轨迹分段的增多又增加了需要优化的参数数量，进而加重了整体的计算负担。由于通过前端路径搜索得到的路径节点十分稠密，因此把每个路径点都进行运动走廊的生成并参与到最终的轨迹规划中是不可行的，有必要针对一些作用不大的运动走廊进行剪枝。

重复剪枝是在运动走廊进行初步扩展的同时删除掉具有相互包含关系的运动走廊。具体实现是在新运动走廊向外初步扩展一到两层后判断处于初步扩展中的新运动走廊是否被旧运动走廊包含，若没有包含再继续执行后续扩展，否则放弃扩展。重复剪枝可以对路径节点周围的自由空间较为充分地利用。但发明人发现，重复剪枝在栅格细密的高分辨率地图环境下运动走廊生成较多，计算代价相对较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种机器人轨迹规划方法及系统，其给每条边设置一个固定的时间代价，这样搜索出来的一系列运动走廊可以使轨迹规划的优化参数量最小，而且运动走廊数目小，降低了计算负担。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种机器人轨迹规划方法。

一种机器人轨迹规划方法，包括：

获取机器人可行路径；

重复剪枝可行路径的运动走廊；

基于重复剪枝后的运动走廊之间的连通关系形成无向图，其中每个运动走廊作为无向图的一个顶点，包含前端路径搜索路径点的运动走廊之间的相交区域作为连接顶点的边；

基于Dijkstra算法及每条边的时间代价，搜索一组最优运动走廊组合；

将最优运动走廊组合作为安全约束，基于Bernstein多项式基的分段曲线轨迹公式生成机器人规划轨迹。

本发明的第二个方面提供一种机器人轨迹规划系统。

一种机器人轨迹规划系统，包括：

可行路径获取模块，其用于获取机器人可行路径；

重复剪枝模块，其用于重复剪枝可行路径的运动走廊；

无向图形成模块，其用于基于重复剪枝后的运动走廊之间的连通关系形成无向图，其中每个运动走廊作为无向图的一个顶点，包含前端路径搜索路径点的运动走廊之间的相交区域作为连接顶点的边；

最优运动走廊搜索模块，其用于基于Dijkstra算法及每条边的时间代价，搜索一组最优运动走廊组合；

规划轨迹生成模块，其用于将最优运动走廊组合作为安全约束，基于Bernstein多项式基的分段曲线轨迹公式生成机器人规划轨迹。