[发明专利]一种舰载机器人的路径规划系统及方法

权利要求书

1.一种舰载机器人的路径规划系统，其特征在于：包括

环境感知模块，所述环境感知模块获取机器人相对于自身周围环境的信息并发出；

决策模块，所述决策模块接收环境感知模块发出的信息，根据信息生成机器人下一步行动的动作决策指令并发出；

控制模块，所述控制模块接收决策模块发出的动作决策指令并转化为响应的电气控制参数来控制机器人移动。

2.根据权利要求1所述的一种舰载机器人的路径规划系统，其特征在于：

所述环境感知模块包括多线激光雷达、IMU定位单元、阵面激光雷达和相机；所述多线激光雷达用于获取机器人周围环境的雷达点云数据，包括位置和角度，并传输给所述决策模块；所述IMU定位模块用于获取机器人的加速度信息和航向角信息，并传输给决策模块；所述阵面激光雷达用于获取机器人的正前方障碍物点云，并传输给决策模块；所述相机用于获取舰船上的仪器仪表参数以及其他舰船设备的工作情况，并传输给决策模块。

3.根据权利要求1所述的一种舰载机器人的路径规划系统，其特征在于：所述决策模块包括局部路径规划单元和全局路径规矩单元；

所述全局路径规划单元用于人为设定机器人在舰船内巡检的路线的路径点，是一组坐标点集；所述路径点通过遥控方式控制机器人行走一遍来示教或通过软件形式来设定路径，生成路径后传输给所述局部路径规划单元；

所述局部路径规划单元接受全局路径点以及环境感知模块的传感器信息；通过局部路径规划算法生成五次多项式抽样曲线，通过局部路径规划算法生成多条可行路径，并根据机器人和障碍物点距离，以及机器人偏离全局路径的程度，以损失函数的形式，来对路径打分，选取最佳局部路径并将路径参数发送给控制模块。

4.根据权利要求3所述的一种舰载机器人的路径规划系统，其特征在于：所述控制模块根据最佳局部路径的参数信息生成机器人前进速度、转向速度、以及转向参数，并控制机器人电机转动。

5.一种舰载机器人的路径规划方法，其特征在于，所述方法采用上述权利要求1-4任一项所述的系统实现，所述方法具体为：

步骤S100、机器人通过环境感知模块中传感器获取地图信息，包括机器人的定位信息，以及周围障碍物的信息；

步骤S200、机器人通过全局路径规划模块获取全局路径点信息；

步骤S300、根据全局路径点信息，基于Frenet坐标系生成五次多项式样条曲线，将全局路径点坐标转换到Frenet坐标系下的坐标；

步骤S400、根据Frenet坐标下的全局路径点以及机器人周围障碍物信息生成最优局部路径，并转换回机器人地图坐标系；

步骤S500、根据最优局部路径信息，生成目标点坐标序列和机器人前向速度序列，转向速度序列，将参数序列发送控制模块；

步骤S600、根据参数序列，控制机器人行走。

6.根据权利要求5所述的一种舰载机器人的路径规划方法，其特征在于：所述步骤S100具体为地图信息是通过激光雷达建图算法生成的栅格地图，其中黑色代表占据，白色代表可行区域。

7.根据权利要求6所述的一种舰载机器人的路径规划方法，其特征在于：所述步骤S200中的全局路径点信息是在栅格地图中的笛卡尔坐标系中一组点集的坐标，其中障碍物信息是在栅格地图上的黑色占据像素组合，为静态的障碍物或动态的障碍物，动态障碍物的变换反映在栅格的地图的更新。

8.根据权利要求7所述的一种舰载机器人的路径规划方法，其特征在于：所述步骤S300具体为根据设定好的全局路径从笛卡尔坐标系转换到Frenet坐标系，将(x,y,t)转换到(s,l,t)下，其中x,y,t表示笛卡尔坐标下的坐标和时间，s,l,t表示机器人沿Frenet坐标下全局路径曲线的横向距离，纵向距离和时间，将机器人的轨迹点投影到全局路径参考线上得到参考点使用参考点的切向量和法向量建立坐标系。