[发明专利]一种舰载机器人的路径规划系统及方法

说明书

本发明的一种舰载机器人的路径规划系统及方法，属于智能机器人技术领域。包括环境感知模块，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，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，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。针对设定好巡检路线，能有效提升巡检速度，和避免机器人陷入局部最优导致卡死的情况；基于Frenet坐标系，将全局路径转换到Frenet坐标下，根据横向偏离距离，通过损失函数，能够有效避免机器人偏离设定的路线，提升机器人巡检效率。

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，具体来说是一种舰载机器人的路径规划系统及方法。

背景技术

随着智能机器人行业的发展，自主行动的机器人在巡检等方面能够有效替代人工作业，越来越多的领域正在使用这一技术提高生产作业效率，在舰船领域，常见的巡检机器人是轮腿式的，但这种机构的巡检机器人对摇晃的抗干扰性不强，不适合在大多海况下工作，而永磁式履带式机器人能够很好的应对这一情况，为了这类机器人能够高效的作业，巡检路径规划系统十分重要，常见的局部路径规划方法有DWA(dynamic window approach，动态窗口法)，TEB(Time Elastic Band，时间弹性带法)等，但是这类算法容易陷入局部最优，容易偏离预先设定的路径，在设定好完整的巡检路线时，不能高效的完成巡检任务。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于解决现有的机器人路径自动规划容易陷入局部最优，容易偏离预先设定的路径，在设定好完整的巡检路线时，不能高效的完成巡检任务的问题。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种舰载机器人的路径规划系统，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

一种舰载机器人的路径规划方法，所述方法采用上述所述的系统实现，所述方法具体为：