[发明专利]考虑车辆形状约束的平滑曲线路径路线点生成方法及系统

说明书

本发明公开一种考虑车辆形状约束的平滑曲线路径路线点生成方法及系统，方法包括：获取栅格地图信息，以及连接车辆路径起点和终点的折线路径；提取折线路径中的转弯点；对提取的转弯点进行平滑处理，得到平滑后的曲线路径；对平滑后的曲线路径进行离散化，得到直角坐标系下的离散路线点。本发明还公开一种考虑车辆形状约束的平滑曲线路径路线点生成系统。本发明在满足避障路径规划的前提下，能够实现车辆更平稳、高效的移动。

技术领域

本发明属于路径规划技术领域，具体为一种考虑车辆形状约束的平滑曲线路径路线点生成方法及系统。

背景技术

路径规划是指机器人或AGV等车辆按照某些性能指标(如，距离、时间等)搜索一条从起始状态到目标状态的最优或次优路径。根据对环境信息掌握的程度将其分为2种：(1)基于环境先验完全信息的全局路径规划，又称静态或离线规划；(2)基于传感器信息的局部路径规划，又称动态或在线路径规划。

目前比较成熟的算法有A*算法，其地图格式也是使用栅格化的代价地图，但是A*算法A*算法在节点选取时固定采用8邻域扩展方式，周围至多只能选择8个运动方向，且运动角度限制为π/4的整数倍，不利于车辆转向，导致产生更多冗余节点，且无对冗余节点进行优化，使最终路径转折点多、不平滑。

为解决现有路径规划转折点多、不平衡的问题，现有文献也公开了一些资料，如公开号CN113031592A的中国专利于2021年6月25日公开了一种基于五阶贝塞尔曲线的机器人路径平滑方法，该方法包括：获取栅格地图信息以及连接起始点和目标点的折线路径；根据折线路径设定多段五阶贝塞尔曲线，每段五阶贝塞尔曲线为五次多项式，以每段五阶贝塞尔曲线的六个控制点作为优化变量，多段五阶贝塞尔曲线的平滑性作为优化目标，建立线性等式约束条件和线性不等式约束条件；采用二次规划算法进行求解，获得连接起始点和目标点的最优平滑路径。

又如公开号CN113495595A的中国专利于2021年10月12日公开的一种机器人及其轨迹规划和平滑过渡方法，该方法包括；输入机器人工作区域的n个特征点P1，P2……Pn；计算总路径L；输入总路径L、最大速度、最大加速度、最大加加速度，计算总的运动时间T、加速时间Ta、减速度时间Td、匀速时间Tv、所能达到的最大速度Vlim和最大加速度Alim；将运动时间离散化，计算每个插值点的位置p、速度v和加速度a，根据插值点的位置p和各个笛卡尔空间路径长度li和cj，确定当前所在笛卡尔空间的线段，计算对应的笛卡尔空间位置P；控制机器人按照指定路径运行。

现有技术在进行路径平滑时，多是将车辆视为一个点，未考虑车辆形状约束，导致将所有折线点均进行平滑，而有的折线点的平滑会导致车辆实际行驶路径与原路径相差较远，甚至会与障碍物相撞，因此，考虑车辆形状约束获取更贴近实际行驶过程的平滑曲线路径，减少车辆运动过程中受到的冲击，提高工作效率是目前亟需解决的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种考虑车辆形状约束的平滑曲线路径路线点生成方法及系统，用于在满足避障路径规划的前提下，实现车辆更平稳、高效的移动。

根据本发明说明书的一方面，提供一种考虑车辆形状约束的平滑曲线路径路线点生成方法，包括：

获取栅格地图信息，以及连接车辆路径起点和终点的折线路径；

提取折线路径中的转弯点；

对提取的转弯点进行平滑处理，得到平滑后的曲线路径；

对平滑后的曲线路径进行离散化，得到直角坐标系下的离散路线点。

上述技术方案在获取满足避障条件的折线路径规划后，首先提取折线路径中的转弯点，然后对转弯点逐一进行判断，对能够平滑的转弯点进行平滑处理，得到平滑后的曲线路径，最后对平滑后的曲线路径进行离散化，得到一系列的离散路线点；车辆依据这些离散路线点行驶，即可在满足避障前提下的平稳行驶，避免在路径转折点处受到的冲击，提高工作效率。