[发明专利]一种基于三次均匀B样条的机器人路径规划方法及装置在审

专利信息
申请号: 202011256267.9 申请日: 2020-11-11
公开(公告)号: CN112344942A 公开(公告)日: 2021-02-09
发明(设计)人: 王行;翟登辉;雍明超;路光辉;邵宇鹰;曾国辉;彭鹏;李明道;高培源;毛丽娜;张琪祁;牛成玉;王青山;王伟杰;和红伟 申请(专利权)人: 国网上海市电力公司;许继集团有限公司;许继电气股份有限公司;许昌许继软件技术有限公司;国家电网有限公司
主分类号: G01C21/20 分类号: G01C21/20;G05D1/02
代理公司: 北京中政联科专利代理事务所(普通合伙) 11489 代理人: 朱晓娟
地址: 200120 上海市浦*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 三次 均匀 机器人 路径 规划 方法 装置
【说明书】:

发明涉及一种基于三次均匀B样条的机器人路径规划方法以及装置,基于三次均匀B样条理论对于采用A*路径规划方法规划出初始路径进行曲线拟合,使得拟合后的路径更加平滑,从而机器人在该路径的运动过程中速度可以平稳连续,延长机器人执行机构寿命。

技术领域

本发明涉及机器人路径规划相关技术领域,尤其涉及一种基于三次均匀B样条的机器人路径规划方法及装置。

背景技术

路径规划是指机器人寻找从起点到终点并安全绕过障碍物的运动路径,移动机器人的路径规划是机器人完成自主导航及其他负责任务的前提,是智能机器人必备的基础功能之一。现有智能机器人路径规划算法主要是Dijkstra和A*算法,这些算法得到的路径都是不平滑的折线,机器人沿着这些路径运动时,需要先减速运动到折点处需要先停止再旋转到下一路径段方向,接着加速运行。整个运动过程中需要机器人经常启停旋转运行,造成机器人运动速率慢,而且机器人速度的不平滑造成机器人执行机构加速磨损,影响机器人寿命。

发明内容

基于现有技术的上述情况,本发明的目的在于提供一种机器人路径规划方法,以使得机器人的路径平滑,从而使得机器人运动过程中速度可以平稳连续,延长机器人执行机构寿命。

为达到上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种基于三次均匀B样条的机器人路径规划方法,包括步骤:

获取机器人当前所处的位置;

给定机器人目标点位置;

采用A*路径规划方法规划出初始路径;

选择所述初始路径的转角点和起始点、目标点为机器人通过点,相邻两通过点之间的曲线段为一段待拟合曲线段;

采用三次均匀B样条拟合法拟合所述待拟合曲线段,从而得到拟合后的光滑路径。

进一步的,所述获取机器人当前所处的位置,通过自适应蒙特卡洛定位算法获取。

进一步的,所述给定机器人目标点位置,包括人工预设机器人目标点位置。

进一步的,所述采用三次均匀B样条拟合法拟合所述初始路径,从而得到拟合后的光滑路径,包括步骤:

根据三次均匀B样条曲线中,相邻两条曲线段在接点处达到二阶导数连续的性质得到:

Pi-3+4Pi-2+Pi-1=6Bi-3 i=3,…,n-3

其中,Pi为三次均匀B样条控制点,Bi为所述初始路径的转角点位B样条曲线通过点,n为曲线段细分的段数;

令P0=P1,Pn-1=Pn,并带入上式中,从而得到三次均匀B样条控制点Pi的取值,n为曲线段细分的段数;

根据所述三次均匀B样条控制点Pi的取值确定拟合后的光滑路径。

进一步的,所述根据三次均匀B样条控制点Pi的取值确定拟合后的光滑路径,包括步骤:

根据三次均匀B样条曲线公式:

将所述三次均匀B样条控制点Pi的取值带入上式中,从而得到拟合后的光滑路径。

根据本发明的另一个方面,提供了一种基于三次均匀B样条的机器人路径规划装置,包括当前位置获取模块、目标点位置给点模块、初始路径规划模块、曲线通过点选择模块、以及路径拟合模块;其中,

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