[发明专利]一种应用于跨异构多层空间的轮式机器人路径规划方法

说明书

一种应用于跨异构多层空间的轮式机器人路径规划方法，本发明涉及多层空间的移动机器人路径规划方法。本发明的目的是为了解决路径规划算法无法获得准确的多层空间的机器人路径规划的问题。一种应用于跨异构多层空间的轮式机器人路径规划方法具体过程为：步骤1、构建多层空间的地图网络；步骤2、基于多层空间的地图网络对地图网络中的路径进行搜索。本发明用于机器人建图与导航算法与技术领域。

技术领域

本发明涉及多层空间的移动机器人路径规划方法，属于机器人建图与导航算法与技术领域。

背景技术

轮式移动机器人作为常见的移动机器人，具有结构简单、成本低、稳定性好的特点，可以在多种场景下发挥重要作用。移动机器人采用激光雷达、摄像头、惯性测量单元、里程计等多种传感器构建环境地图、进行自身定位，在地图中规划运动路径与运动速度以到达预定目标。目前机器人在二维平面内的定位与路径规划、运动规划方法已经比较成熟。

随着科学技术的发展，轮式移动机器人的应用领域日益广泛，活动范围不再局限于二维平面，逐渐扩展到三维多层空间。跨异构多层空间由多个高度不同的二维平面区域与平面之间的连接区域组成，各二维平面区域具有不同的形状，常见的跨异构多层空间包括地铁站、机场、地下停车场等。机器人在跨异构多层复杂空间内执行清洁、巡逻等任务过程中，需要进行多层空间中的运动路径规划。相比于二维平面，多层空间的路径规划问题的环境复杂度增大，路径规划的计算量增大。跨异构多层复杂空间在二维平面上的映射会产生区域重叠问题，影响二维平面路径规划方法的有效性。此外，跨异构多层复杂空间的路径规划中还存在二维平面内不会出现的机器人高度变化、轮式移动机器人姿态约束等问题。这些问题使得传统二维地图的路径规划算法难以直接应用于跨异构多层复杂空间。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有跨异构多层复杂空间的路径规划中还存在二维平面内不会出现的机器人高度变化、轮式移动机器人姿态约束等问题，这些问题使得传统二维地图的路径规划算法难以直接应用于跨异构多层复杂空间，导致无法获得准确的多层空间的机器人路径规划的问题，而提出一种应用于跨异构多层空间的轮式机器人路径规划方法。

一种应用于跨异构多层空间的轮式机器人路径规划方法具体过程为：

步骤1、构建多层空间的地图网络；

步骤2、基于多层空间的地图网络对地图网络中的路径进行搜索。

本发明的有益效果为：

1.本发明提出了以多个二维栅格地图组成地图网络描述跨异构多层复杂空间的方法。相比于常规以三维点云地图描述空间环境的方法，本发明可以有效降低地图存储数据量；

2.本发明提出了基于地图网络的分层A*搜索路径规划方法，以分层二维空间规划的方法解决了跨异构多层空间路径规划的问题；

3.本发明考虑轮式机器人运动约束，提出了考虑地形因素的二维栅格地图路径规划方法，解决了机器人在复杂地形环境下的运动约束问题。

附图说明

图1为本发明地图网络示意图；

图2a为本发明空间区域地图示意图；

图2b为本发明多层二维栅格地图示意图；

图3为本发明地图网络中路径规划示意图；

图4为本发明二维栅格地图路径规划示意图；

图5为本发明地图网络构建流程图；

图6为本发明地图网络内路径规划流程图；

图7为本发明二维栅格地图内路径规划流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种应用于跨异构多层空间的轮式机器人路径规划方法具体过程为：