本發(fā)明涉及巡邏機(jī)器人，更具體地，涉及一種路徑規(guī)劃方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、自主移動(dòng)機(jī)器人要求能實(shí)現(xiàn)自主尋找最優(yōu)路徑并導(dǎo)航到目標(biāo)點(diǎn)的能力，在目前現(xiàn)有的路徑規(guī)劃，搜索最優(yōu)路徑等方案中，都是以2d代價(jià)地圖作為其規(guī)劃和避障的約束條件。

2、現(xiàn)有的巡邏機(jī)器人采用二維代價(jià)地圖或者勢(shì)場(chǎng)法，其中，二維代價(jià)地圖方案中只能規(guī)劃二維平面路徑，機(jī)器人高度并不在路徑規(guī)劃中約束，一些傘狀障礙物等會(huì)被映射到2d代價(jià)地圖上占據(jù)很大的區(qū)域，造成不必要的繞障路徑。而勢(shì)場(chǎng)法在巡邏機(jī)器人規(guī)劃中較為常見，可以理解為目標(biāo)點(diǎn)是吸引子，障礙物是斥力子，巡邏機(jī)器人會(huì)一直更新路徑規(guī)劃，遠(yuǎn)離障礙物；但當(dāng)巡邏機(jī)器人前方出現(xiàn)一個(gè)左右等距離的墻體障礙物時(shí)，此算法會(huì)陷入局部最優(yōu)的情況，會(huì)在此“墻”的中間左右移動(dòng)，無法越過此障礙物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種路徑規(guī)劃方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的新技術(shù)方案，能夠減少不必要的繞障路徑和情況。

2、本發(fā)明的第一方面，提供了一種路徑規(guī)劃方法，基于被劃分為多個(gè)形狀大小相同的立體區(qū)塊的3d代價(jià)地圖，定義有障礙物的立體區(qū)塊的代價(jià)值最高，靠近障礙物的立體區(qū)塊的代價(jià)值大于遠(yuǎn)離所述障礙物的立體區(qū)塊的代價(jià)值，所述路徑規(guī)劃方法包括如下步驟：

3、獲取巡邏機(jī)器人的起始點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)以及巡邏機(jī)器人的高度信息；

4、從所述3d代價(jià)地圖上獲取所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊；

5、從所述起始點(diǎn)在3d代價(jià)地圖上的立體區(qū)塊開始，在所述起始點(diǎn)所在平面上向相鄰的其他立體區(qū)塊蔓延，直至蔓延至所述目標(biāo)點(diǎn)，生成多條路徑，每條路徑包括多個(gè)路徑點(diǎn)，每一個(gè)路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)立體區(qū)塊，所述立體區(qū)塊均位于所述平面上；

6、遍歷每條路徑，根據(jù)所述路徑中的路徑點(diǎn)以及所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊的代價(jià)值計(jì)算路徑的總代價(jià)值，根據(jù)所述總代價(jià)值獲取最優(yōu)路徑。

7、可選地，所述立體區(qū)塊為立方體。

8、可選地，蔓延的方式為從3d代價(jià)地圖上起始點(diǎn)所在的區(qū)域立體區(qū)塊開始，每一個(gè)立體區(qū)塊均沿四個(gè)側(cè)面向外蔓延至相鄰的其他立體區(qū)塊。

9、可選地，所述根據(jù)所述路徑中的路徑點(diǎn)以及所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊的代價(jià)值計(jì)算路徑的總代價(jià)值包括：

10、針對(duì)每一條路徑，遍歷路徑上的每一個(gè)路徑點(diǎn)，獲取所述路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的立體區(qū)塊；

11、獲取所述路徑點(diǎn)在豎軸方向上對(duì)應(yīng)的所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊；

12、根據(jù)所述路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的立體區(qū)塊以及所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊的代價(jià)值，獲取有效路徑，并計(jì)算有效路徑的總代價(jià)值。

13、可選地，所述根據(jù)所述路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的立體區(qū)塊以及所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊的代價(jià)值，獲取有效路徑，并計(jì)算有效路徑的總代價(jià)值包括：

14、對(duì)于路徑上的每一個(gè)路徑點(diǎn)，計(jì)算所述路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的立體區(qū)塊以及所對(duì)應(yīng)的所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊的代價(jià)值之和，作為所述路徑點(diǎn)的代價(jià)值；

15、將所述路徑點(diǎn)的代價(jià)值與預(yù)設(shè)的無障礙閾值進(jìn)行比較；

16、若路徑上的所述路徑點(diǎn)的代價(jià)值均小于或等于所述無障礙閾值，則所述路徑為有效路徑；

17、對(duì)所述有效路徑上的路徑點(diǎn)的代價(jià)值進(jìn)行求和，作為所述有效路徑的總代價(jià)值。

18、可選地，所述方法還包括：

19、將最優(yōu)路徑對(duì)應(yīng)的一組相鄰立體區(qū)塊中的每個(gè)立體區(qū)塊的中心點(diǎn)相連，形成一條折線；

20、通過路徑平滑算法將折線轉(zhuǎn)化為平滑的路線。

21、可選地，所述高度信息包括巡邏機(jī)器人的車頂高度或者底盤高度和車頂高度的組合。

22、本發(fā)明的第二方面，提供了一種路徑規(guī)劃系統(tǒng)，所述路徑規(guī)劃系統(tǒng)包括：

23、信息獲取模塊，用于獲取巡邏機(jī)器人的起始點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)以及巡邏機(jī)器人的高度信息；

24、區(qū)塊獲取模塊，用于從所述3d代價(jià)地圖上獲取所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊；

25、路徑生成模塊，用于從所述起始點(diǎn)在3d代價(jià)地圖上的立體區(qū)塊開始，在所述起始點(diǎn)所在平面上向相鄰的其他立體區(qū)塊蔓延，直至蔓延至所述目標(biāo)點(diǎn)，生成多條路徑，每條路徑包括多個(gè)路徑點(diǎn)，每一個(gè)路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)立體區(qū)塊，所述立體區(qū)塊均位于所述平面上；

26、路徑規(guī)劃模塊，用于遍歷每條路徑，根據(jù)所述路徑中的路徑點(diǎn)以及所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊的代價(jià)值計(jì)算路徑的總代價(jià)值，根據(jù)所述總代價(jià)值獲取最優(yōu)路徑；

27、其中，所述3d代價(jià)地圖被劃分為多個(gè)形狀大小相同的立體區(qū)塊，定義有障礙物的立體區(qū)塊的代價(jià)值最高，靠近障礙物的立體區(qū)塊的代價(jià)值大于遠(yuǎn)離所述障礙物的立體區(qū)塊的代價(jià)值。

28、本發(fā)明的第三方面，提供了一種電子設(shè)備，包括：處理器和存儲(chǔ)器，在所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，其中，在所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器運(yùn)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如上所述的路徑規(guī)劃方法的步驟。

29、本發(fā)明的第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如上所述的路徑規(guī)劃方法的步驟。

30、本發(fā)明實(shí)施例的路徑規(guī)劃方法基于障礙物信息完整的3d代價(jià)地圖，通過3d代價(jià)地圖的立體區(qū)塊對(duì)應(yīng)的代價(jià)值，得到最優(yōu)路徑，在首次設(shè)定目標(biāo)點(diǎn)后就直接給出三維坐標(biāo)系下的最優(yōu)規(guī)劃路徑，涉及xyz三個(gè)方向，克服了二維代價(jià)地圖導(dǎo)致的不必要的繞障情況。

31、通過以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

技術(shù)特征：

1.一種路徑規(guī)劃方法，其特征在于，基于被劃分為多個(gè)形狀大小相同的立體區(qū)塊的3d代價(jià)地圖，定義有障礙物的立體區(qū)塊的代價(jià)值最高，靠近障礙物的立體區(qū)塊的代價(jià)值大于遠(yuǎn)離所述障礙物的立體區(qū)塊的代價(jià)值，所述路徑規(guī)劃方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述立體區(qū)塊為立方體。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，蔓延的方式為從3d代價(jià)地圖上起始點(diǎn)所在的區(qū)域立體區(qū)塊開始，每一個(gè)立體區(qū)塊均沿四個(gè)側(cè)面向外蔓延至相鄰的其他立體區(qū)塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述根據(jù)所述路徑中的路徑點(diǎn)以及所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊的代價(jià)值計(jì)算路徑的總代價(jià)值包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述根據(jù)所述路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)的立體區(qū)塊以及所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊的代價(jià)值，獲取有效路徑，并計(jì)算有效路徑的總代價(jià)值包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述高度信息包括巡邏機(jī)器人的車頂高度或者底盤高度和車頂高度的組合。

8.一種路徑規(guī)劃系統(tǒng)，應(yīng)用于權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述路徑規(guī)劃系統(tǒng)包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：處理器和存儲(chǔ)器，在所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，其中，在所述計(jì)算機(jī)程序指令被所述處理器運(yùn)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的路徑規(guī)劃方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器運(yùn)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的路徑規(guī)劃方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種路徑規(guī)劃方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述方法包括：獲取巡邏機(jī)器人的起始點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)以及巡邏機(jī)器人的高度信息；從所述3D代價(jià)地圖上獲取所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊；從所述起始點(diǎn)在3D代價(jià)地圖上的立體區(qū)塊開始，在所述起始點(diǎn)所在平面上向相鄰的其他立體區(qū)塊蔓延，直至蔓延至所述目標(biāo)點(diǎn)，生成多條路徑，每條路徑包括多個(gè)路徑點(diǎn)，每一個(gè)路徑點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)立體區(qū)塊，所述立體區(qū)塊均位于所述平面上；遍歷每條路徑，根據(jù)所述路徑中的路徑點(diǎn)以及所述高度信息所覆蓋的立體區(qū)塊的代價(jià)值計(jì)算路徑的總代價(jià)值，根據(jù)所述總代價(jià)值獲取最優(yōu)路徑。本發(fā)明結(jié)合3D代價(jià)地圖克服了二維代價(jià)地圖導(dǎo)致的不必要的繞障情況。

技術(shù)研發(fā)人員：楊榮德,柏林,袁添廈,王恒華,孫保川,方映峰,楊潔真
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州高新興機(jī)器人有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15