CN109213171A - 一种基于切线方向的局部目标点选取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人导航技术领域，具体涉及一种基于切线方向的局部目标点选取方法。本发明的方案主要为求取全局路径中与当前位置点邻近点的切线，并在此方向上寻找局部目标。本发明解决了现有局部目标点选取方法(取全局路径在局部地图中的最后一个点)在遇到一些复杂场景时，例如U形弯，指导作用较差的问题。
Description
技术领域
本发明属于机器人导航技术领域，具体涉及一种基于切线方向的局部目标点选取方法。
背景技术
机器人技术的研究是近年来的一大热点，机器人为了完成复杂的操作，其自主移动能力则是基础，其中寻路导航是支撑机器人自主移动能力的核心算法之一。
现在寻路导航算法包含的基本模块有地图绘制模块，定位模块，全局路径规划模块，局部路径规划模块，规划器失效后的补救模块。这几个模块协作完成机器人的自主移动。地图绘制模块把外部传感器获取的信息依照既定的方式组合并储存下来，形成地图。定位模块实时输出自身在地图中的位置。全局路径规划模块在有了新的目标点后，根据地图中的是障碍物信息输出一条可通行路径。局部路径规划模块根据全局路径控制机器人到达目标点，并且处理行进过程中出现的各种突发状况(如有人阻挡，地图上未标明的障碍物，等)。补救模块仅在全局路径规划器和局部路径规划器失效后运行，通过逃离、等待等方法使机器人回到正常执行的状态。
局部路径规划模块更新频率很高(每秒更新5次左右)，根据当前时刻机器人的位置，速度，姿势等信息生成多条不同路径(通常是数十条)，在这些不同路径中选出一条最合适的，依此控制机器人运行，需要注意的是，这些路径仅仅是模拟的，只有其中的一条路径会被执行。这些路径基于机器人的状态，根据允许的不同加减速，转向拟合而成，例如，机器人维持当前速度直行1秒，将会在地图中移动过一条直线，这条直线就是一条路径。每条路径会被授予一个代价，机器人将选择代价小的路径执行。路径的代价计算通常考虑以下3个方面，与全局路径的距离、与局部目标点的距离、和与障碍物的距离。局部路径规划器维护一个局部地图，局部地图记录以机器人为中心，一定范围内的障碍物信息。传统的局部目标点选取方法是选择全局路径在局部地图中的最后一个点。这种方法在简单的环境下有不错的效果，但是在一些弯道附近，传统方法选择的点往往处于过弯后的位置，这将导致机器人在转弯前贴近内墙，不利于转弯。对于U形弯，甚至会出现目标点在机器人后方的情况。
发明内容
本发明的目的在于：为解决现有的局部目标点选取方法在一些弯道附近表现不佳的问题。具体体现在，现有方法选择的点往往处于过弯后的位置，这将导致机器人在转弯前贴近内墙，不利于转弯。对于U形弯，甚至会出现目标点在机器人后方的情况。本发明提供一种基于切线方向的局部目标点选取方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于切线方向的局部目标点选取方法，该方法用于机器人导航，如图1所示，包括以下步骤：
S1、初始化：获取机器人的当前位置和全局路径，并设定所求目标点与当前点的最小距离为d；
S2、找到全局路径中和当前位置距离最近的点P；
S3、获取全局路径在当前点的切线方向；
S4、以P点为起点沿S3中或取的切线方向延伸长度d，设置延伸后的点为新的当前点；
S5、以当前点为起点沿S3中或取的切线方向延伸长度d；
S6、判断新的当前点与全局路径的最小距离是否大于新的当前点与P点距离的十分之一，若是，则输出新的当前点为目标点；若否，则设定延伸后的点为当前点，回到步骤S5。
本发明的方案，为基于切线方向的局部目标点选取方法，是根据当前机器人的状态和全局路径，计算局部目标点，通过求取全局路径中与当前位置点邻近点的切线，并在此方向上寻找局部目标。
本发明的有益效果为，机器人在自主移动时，需要有局部目标点作为指引。现在的算法目标点选取为全局路径在局部地图的最后一点，在弯路表现不佳。本发明选取的局部目标点和机器人的状态紧密相关，在弯道时，S5、S6执行次数少，选取的目标点距离最近点很近，不会指引机器人太靠内墙；而在直行时，S5、S6执行次数多，更贴近传统方法。弯道附近目标点选取较近，也会使得速度较慢(所有路径的模拟时间都是相同的，所以速度慢的路径短)的路径终点更贴近目标点，更容易胜出。这样也使得机器人在转弯时会主动减速，避免危险。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明在不同状态下的运行比较示例；
图3为本发明与传统方法的比较示例。
具体实施方式
在发明内容部分已经对本发明的方案进行了详细描述，在此不再赘述。
如图2所示，左侧为直行情况，右侧为转弯情况。直行时目标点距离较远，机器人速度较快；转弯时目标点距离较近，机器人速度较慢。
如图3所示，左侧为本发明，右侧为现有方法。其中阴影部分为局部地图，黑色线条为全局路径，可以看出本发明选取的局部目标点具有很强指导作用。
Claims (1)
1.一种基于切线方向的局部目标点选取方法，该方法用于机器人导航，其特征在于，包括以下步骤：
S1、初始化：获取机器人的当前位置和全局路径，并设定所求目标点与当前点的最小距离为d；
S2、找到全局路径中和当前位置距离最近的点P；
S3、获取全局路径在当前点的切线方向；
S4、以P点为起点沿S3中或取的切线方向延伸长度d，设置延伸后的点为新的当前点；
S5、以当前点为起点沿S3中或取的切线方向延伸长度d；
S6、判断新的当前点与全局路径的最小距离是否大于新的当前点与P点距离的十分之一，若是，则输出新的当前点为目标点；若否，则设定延伸后的点为当前点，回到步骤S5。
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|---|---|---|---|
| CN201811116114.7A CN109213171A (zh) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | 一种基于切线方向的局部目标点选取方法 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN109213171A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111938512A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-17 | 珠海市一微半导体有限公司 | 一种机器人导航路径的拐点选择方法、芯片及机器人 |
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2018
- 2018-09-25 CN CN201811116114.7A patent/CN109213171A/zh active Pending
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