对含有直线路径轨迹的简并拼接方法、装置及其存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种对含有直线路径轨迹的简并拼接方法、装置及其存储介质，其中方法步骤包括：S1遍历多段预设子路径，筛查可优化子路径；S2以可优化子路径为起点，判断前后相邻路径中，直线子路径的存在数量是否等于二，若为是，则根据第一法则，对可优化子路径进行优化；S3对步骤S2优化后的可优化子路径进行简并平滑处理。籍此以在保留路径调整自由度的同时，降低用户使用时的复杂度，并且使路径在连接点处切线连续与曲率连续。接点处切线连续与曲率连续。接点处切线连续与曲率连续。

【技术实现步骤摘要】
对含有直线路径轨迹的简并拼接方法、装置及其存储介质


[0001]本专利技术涉及导航路径拼接优化
，尤其涉及一种对含有直线路径轨迹的简并拼接方法、装置及其存储介质。

技术介绍

[0002]由于贝塞尔曲线在路径规划中应用广泛，因此在目前大多数的多段路径拼接算法与策略中只考虑了由不同阶贝塞尔曲线构成的路径拼接问题，但是在实际移动机器人的路径拼接问题中，往往会碰到多条连续直线需要拼接的复杂路径，而直线路径的拼接处只能满足连接点的切向连续，无法保证曲率连续，从而影响机器人的轨迹跟随精度和移动的平稳性。
[0003]此时若采用3阶贝塞尔曲线进行拼接，当其与两条直线拼接时，中间的两个控制点只能位于两条直线延长线的交点处，缺少曲线的可调整性。而采用5阶贝塞尔曲线对两条直线进行拼接时，虽然能够同时满足与直线相切，并且保持曲线的可调整性。但是由于过于灵活（拥有过多的控制点），很难适用于通过手动拖动控制点，来调整线性，因此只能通过优化方法来自动调整线性，可见若采用手动方式调整，则增加了用户使用时的手调复杂性，而自动调整却降低用户使用的自由度，牺牲了一定的体验感。
[0004]为此，本领域亟待一种技术来解决上述问题，以在保留路径调整自由度的同时，降低用户使用时的复杂度，并且使路径在连接点处切线连续与曲率连续。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种对含有直线路径轨迹的简并拼接方法、装置及其存储介质，以解决
技术介绍
中的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了一种对含有直线路径轨迹的简并拼接方法，其步骤包括：S1 遍历多段预设子路径，筛查可优化子路径；S2 以可优化子路径为起点，判断前后相邻路径中，直线子路径的存在数量是否等于二，若为是，则根据第一法则，对可优化子路径进行优化；S3 对步骤S2优化后的可优化子路径进行简并平滑处理。
[0007]在可能的优选实施方式下，所述第一法则包括：可优化子路径采用N阶贝塞尔曲线进行子路径轨迹拼接，其中N≥5。
[0008]在可能的优选实施方式下，所述简并平滑处理步骤包括：D1 计算直线子路径的一阶及二阶导数数据；D2使优化后的可优化子路径的贝塞尔曲线的一阶及二阶导数与相邻的直线子路径的一阶及二阶导数在连接点处相等；D3根据第二法则对优化后的可优化子路径的控制点进行重合处理。
[0009]在可能的优选实施方式下，所述第二法则包括根据下述中的至少一种方式对控制
点进行重合处理：重合所有控制点，生成绝对控制点坐标；或所有控制点分为两组，且组内控制点顺序连续，各组组内控制点重合，以生成第一控制点和第二控制点。
[0010]在可能的优选实施方式下，所述可优化子路径的贝塞尔曲线的一阶及二阶导数的计算步骤包括：1.解算贝塞尔曲线的控制点求导公式其中，为贝塞尔曲线的阶数，是贝塞尔曲线的第个控制点，且其中一阶导数可以表示为：其中，因此贝塞尔曲线在端点处的一阶导数可以表示为：其中，表示其在起点处的一阶导数值，表示其在末端出的一阶导数值，而贝塞尔曲线在起点与终点处的二阶导数值与为：。
[0011]为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，还提供了一种导航路径曲率连续拼接优化处理装置，其包括：导航路径规划模块，路径拼接处理模块，其中移动机器人经扫描模块获取导航数据，以传输至导航路径模块中，经处理后生成多段子路径数据，并向路径拼接处理模块传输，所述路径拼接处理模块依据如上述的对含有直线路径轨迹的简并拼接方法，执行对直线路径轨迹的简并拼接处理。
[0012]为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的对含有直线路径轨迹的简并拼接方法的步骤。
[0013]通过本专利技术提供的该对含有直线路径轨迹的简并拼接方法、装置及其存储介质，其有益效果包括：1、克服了在使用贝塞尔曲线进行两直线路径平滑拼接时，五阶及以上的贝塞尔曲线自由度过高，而三阶贝塞尔曲线自由度不足的缺点，同时得以在保留路径调整自由度的
同时，降低用户使用时的复杂度。
[0014]2、同时可以有效的使贝塞尔曲线路径与直线路径，在交点处切线方向连续并且曲率连续，从而使机器人运行的更加平稳。
[0015]3、路径的切线方向连续，意味着机器人的角度变化连续，路径的曲率连续意味着机器人角速度的变化率连续，有利于提高机器人轨迹跟踪控制的精度与效率。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术第一实施例的方法步骤示意图；图2是本专利技术第一实施例中实验例简并后的路径示意图；图3是本专利技术第一实施例中对简并后的路径进行控制点调整时的示意图；
具体实施方式
[0017]下面对本专利技术的具体实施方式进行详细地说明。以下示例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0018]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0019]为了使本领域的技术人员更好的理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的保护范围。
[0020]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“S1”、“S2”、“D1”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。此外除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“布设”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况，结合现有技术来理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0021]其中本案专利技术提供的该对含有直线路径轨迹的简并拼接方法，在下述实施例中，主要针对含有直线子路径轨迹（直线也即一阶贝塞尔曲线）的多段复杂路径，进行简并平滑处理。为此本专利技术提供的拼接优化方案中，假设存在一条由多段不同阶贝塞尔曲线子路径组成的一条待优化路径。
[0022]（一）
具体来说，如图1所示，本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对含有直线路径轨迹的简并拼接方法，其特征在于步骤包括：S1 遍历多段预设子路径，筛查可优化子路径；S2 以可优化子路径为起点，判断前后相邻路径中，直线子路径的存在数量是否等于二，若为是，则根据第一法则，对可优化子路径进行优化；S3 对步骤S2优化后的可优化子路径进行简并平滑处理。2.根据权利要求1所述的对含有直线路径轨迹的简并拼接方法，其特征在于，所述第一法则包括：可优化子路径采用N阶贝塞尔曲线进行子路径轨迹拼接，其中N≥5。3.根据权利要求1所述的对含有直线路径轨迹的简并拼接方法，其特征在于，所述简并平滑处理步骤包括：D1 计算直线子路径的一阶及二阶导数数据；D2使优化后的可优化子路径的贝塞尔曲线的一阶及二阶导数与相邻的直线子路径的一阶及二阶导数在连接点处相等；D3根据第二法则对优化后的可优化子路径的控制点进行重合处理。4.根据权利要求3所述的对含有直线路径轨迹的简并拼接方法，其特征在于，所述第二法则包括根据下述中的至少一种方式对控制点进行重合处理：重合所有控制点，生成绝对控制点坐标；或所有控制点分为两组，且组内控制点顺序连续，各组组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王为科，赵越，
申请(专利权)人：上海仙工智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：