机器人路径规划方法、装置及机器人制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机器人路径规划方法、装置及机器人。该方法包括：获取地图，其中，所述地图中绑定有预先确定的机器人作业范围的信息；从所述预定路线开始或者从预定位置开始，逐次在所述作业范围内规划路径，其中，每次规划的路径，为上一次作业路径向所述作业范围的未覆盖区域膨胀机器人作业覆盖宽度的预定值而形成的路径；在所述地图中规划完所有路径后，将规划后的所有路径发送至机器人的运动控制模块，以使所述运动控制模块控制机器人跟踪所述规划后的所有路径。采用本申请的路径规划方法，解决了相关技术中的区域覆盖规划方式，导致机器人稳定性不高且工作效率低下等问题，提高了机器人稳定性和工作效率。提高了机器人稳定性和工作效率。提高了机器人稳定性和工作效率。

【技术实现步骤摘要】
机器人路径规划方法、装置及机器人


[0001]本专利技术涉及人工智能领域，具体而言，涉及一种机器人路径规划方法、装置及机器人。

技术介绍

[0002]在移动机器人路径规划中，区域覆盖路径规划在多种领域中都有被用到，例如：扫地机器人，消杀机器人，移动安防机器人，配送机器人，割草机器人，擦玻璃机器人，移动商务机器人，农业机器人，特种作业机器人，军工机器人等。
[0003]早期的移动机器人在做区域覆盖路径规划时，比较简单，通常由旋转行进和直线行进两个动作组成：当机器人遇到障碍物后，就旋转一定的角度，继续走直线，直到超出规定的时间。这种区域覆盖方式效率低，遗漏面积大，在早期的扫地机器人中比较常见。
[0004]随着惯性导航技术的应用，移动机器人具备了定位功能，区域覆盖规划有了新的方向，可以规划出避开已知障碍物的路径，例如，弓字(或称为之字)路径规划方式等。
[0005]然而，由于目前移动机器人的应用场景逐渐多元化，家居环境，公共办公环境，室外环境，需要应对的需求也日渐多样，上述区域覆盖规划方式已经不能满足需求。
[0006]相关技术中的区域覆盖规划方式，主要有以下几个方面问题：
[0007]1、弯道较多，且都是急转弯，导致机器人在转弯时具有较高的旋转速度。这对机器人的SLAM模块会产生不可忽视的影响。当机器人的体积，重量较大时，就会产生较大的惯性，带动负载产生较大的晃动，大大降低了机器人的稳定性。可以考虑通过降低机器人转弯时的速度改善以上情况，但这样又会引入频繁的加速和减速的问题，同时也会降低工作效率。
[0008]2、工作效率较低。相关技术中的区域覆盖规划方式，通常由直线组成，没有曲线，单条路径长度较短，且延展方向具有单向性(每次都只能向一个固定的方向延展，到尽头后就要停下来重新确立起点和方向)。
[0009]3、应用平台单一。相关技术中的区域覆盖规划方式，在以差速控制模型的机器人底盘上具有较好的适应性；在汽车控制模型的底盘上就会受机器人转弯半径的约束，致使清扫间距受限，降低工作效率。
[0010]因此，目前亟待提出一种新的区域覆盖规划路径方案，以解决上述问题，提高机器人的作业工作效率。

技术实现思路

[0011]本专利技术的主要目的在于公开了一种机器人路径规划方法、装置及机器人，以至少解决采用相关技术中的区域覆盖规划方式，导致机器人稳定性不高且工作效率低下等问题。
[0012]根据本专利技术的一个方面，提供了一种机器人路径规划方法。
[0013]根据本专利技术的机器人路径规划方法包括：获取地图，其中，所述地图中绑定有预先
确定的机器人作业范围的信息；从所述预定路线开始或者从预定位置开始，逐次在所述作业范围内规划路径，其中，每次规划的路径，为上一次作业路径向所述作业范围的未覆盖区域膨胀机器人作业覆盖宽度的预定值而形成的路径；在所述地图中规划完所有路径后，将规划后的所有路径发送至机器人的运动控制模块，以使所述运动控制模块控制机器人跟踪所述规划后的所有路径。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供了一种机器人路径规划装置。
[0015]根据本专利技术的机器人路径规划装置包括：获取模块，用于获取地图，其中，所述地图中绑定有预先确定的机器人作业范围的信息；路径规划模块，用于从所述预定路线开始或者从预定位置开始，逐次在所述作业范围内规划路径，其中，每次规划的路径，为上一次作业路径向所述作业范围的未覆盖区域膨胀机器人作业覆盖宽度的预定值而形成的路径；发送模块，用于在所述地图中规划完所有路径后，将规划后的所有路径发送至机器人的运动控制模块，以使所述运动控制模块控制机器人跟踪所述规划后的所有路径。
[0016]根据本专利技术的又一方面，提供了一种机器人。
[0017]根据本专利技术的机器人包括：存储器及处理器，所述存储器，用于存储计算机执行指令；所述处理器，用于执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述机器人执行如上述任一项所述的方法。
[0018]根据本专利技术，提出了一种新的区域覆盖规划路径方案，获取当前绑定有预先确定的机器人作业范围的信息的地图，从所述预定路线开始或者从预定位置开始，逐次在机器人作业范围内规划路径，将规划后的路径发送至机器人的运动控制模块，以使所述运动控制模块控制机器人跟踪所述规划后的路径。采用本申请的路径规划方法，解决了相关技术中的区域覆盖规划方式，导致机器人稳定性不高且工作效率低下等问题，提高了机器人稳定性和工作效率。
附图说明
[0019]图1是根据本专利技术实施例的机器人路径规划方法的流程图；
[0020]图2是根据本专利技术实施例的机器人路径规划装置的结构框图；
[0021]图3是根据本专利技术实施例的机器人的结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合说明书附图对本专利技术的具体实现方式做一详细描述。
[0023]图1是根据本专利技术实施例的机器人路径规划方法的流程图。如图1所示，该机器人路径规划方法包括：
[0024]步骤S101：获取地图，其中，上述地图中绑定有预先确定的机器人作业范围的信息；
[0025]步骤S102：从上述预定路线开始或者从预定位置开始，逐次在上述作业范围内规划路径，其中，每次规划的路径，为上一次作业路径向上述作业范围的未覆盖区域膨胀机器人作业覆盖宽度的预定值而形成的路径；
[0026]步骤S103：在所述地图中规划完所有路径后，将规划后的所有路径发送至机器人的运动控制模块，以使上述运动控制模块控制机器人跟踪上述规划后的所有路径。
[0027]采用图1所示的方法，提出了一种新的区域覆盖规划路径方案，获取绑定有预先确定的机器人作业范围的信息的地图，从上述预定路线开始或者从预定位置开始，逐次在上述作业范围内规划路径，在规划好所有的路径后，将规划后的所有路径发送至机器人的运动控制模块，以使上述运动控制模块控制机器人跟踪上述规划后的路径。采用本申请的路径规划方法，解决了相关技术中的区域覆盖规划方式，导致机器人稳定性不高且工作效率低下等问题，提高了机器人稳定性和工作效率。
[0028]优选地，获取地图之前，还可以包括以下处理：基于参考点建立世界坐标系，并基于上述世界坐标系构建世界地图，其中，上述参考点包括：充电桩位置、初始化对象位置、机器人作业启动位置；基于上述世界坐标系和上述世界地图，构建栅格地图，其中，上述栅格地图包括：未知区域信息、障碍物区域信息、障碍物膨胀区域信息、空闲区域信息；确定机器人作业范围的信息。
[0029]在优选实施过程中，首先需要确定参考点，例如，可以通过以下方式确定参考点：
[0030]方式一：机器人从充电桩上启动，以充电桩上的红外信号点为参考点，机器人作业完成后再回到充电桩上充电/待机；具体实施过程中，充电桩附近不可放置干扰机器人移动的物体。
[0031]方式二：机器人以初始化对象(初始化对象可以为包含自然特征、固定特征等各类特征标识的物体，例如，平面标记板等。初始化对象标记物上的标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人路径规划方法，其特征在于，包括：获取地图，其中，所述地图中绑定有预先确定的机器人作业范围的信息；从所述预定路线开始或者从预定位置开始，逐次在所述作业范围内规划路径，其中，每次规划的路径，为上一次作业路径向所述作业范围的未覆盖区域膨胀机器人作业覆盖宽度的预定值而形成的路径；在所述地图中规划完所有路径后，将规划后的所有路径发送至机器人的运动控制模块，以使所述运动控制模块控制机器人跟踪所述规划后的所有路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取地图之前，还包括：基于参考点建立世界坐标系，并基于所述世界坐标系构建世界地图，其中，所述参考点包括：充电桩位置、初始化对象位置、机器人作业启动位置；基于所述世界坐标系和所述世界地图，构建栅格地图，其中，所述栅格地图包括：未知区域信息、障碍物区域信息、障碍物膨胀区域信息、空闲区域信息；确定机器人作业范围的信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于参考点建立世界坐标系，并基于所述世界坐标系构建世界地图包括以下至少之一：响应用户操控机器人在目标区域内移动的操作，直至完成所述世界地图的构建；当所述机器人在所述目标区域内自主移动建图，直至完成所述世界地图的构建；当所述机器人跟踪预设特定标识或者移动物体移动建图，直至完成所述世界地图的构建；响应云端操作，当一个或多个所述机器人在所述目标区域内移动时建图，直至完成所述世界地图的构建。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定机器人作业范围的信息包括以下至少之一：响应用户操控机器人移动的操作，将所述机器人的移动轨迹对应的栅格围成的范围作为所述作业范围；响应用户通过人机交互界面对地图的设置操作，将用户设置的路线围成的范围作为所述作业范围；在所述机器人在所述目标区域内自主移动完成所述栅格地图的构建之后，在所述栅格地图中查找与起始点相连的空闲区域，并将所述空闲区域的位置信息保存到第一列表中；遍历所述第一列表，将所述第一列表中的位置信息对应的位置向非空闲区域进行N层膨胀，并将第N层的栅格确定为机器人作业范围的最外层栅格，遍历所述栅格地图，将全部所述最外层栅格的位置信息存储至第二列表中，其中，所述N为边界深度，N由定位误差、建图误差、机器人关联信息确定；所述机器人根据预定标记物或者预定特征信息，在所述栅格地图中划定所述作业范围。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在基于所述世界坐标系和所述世界地图，构建栅格地图之后，还包括以下至少之一：响应用户禁区设置操作，在所述栅格地图中设置禁止所述机器人进入的禁区；响应用户虚拟墙设置操作，在所述栅格地图设置禁止机器人通行的虚拟墙；
响应用户核心覆盖区域设置操作，在所述栅格地图中设置需要机器人实现作业全覆盖或者多次覆盖的区域；响应用户忽略覆盖区域设置操作，在所述栅格地图中设置需要机器人通行，但无需实现覆盖的区域；响应用户安全覆盖区域设置操作，在所述栅格地图中设置机器人通行时需要与障碍物保持预定安全距离的区域；响应用户对特定区域的设置操作，在所述栅格地图中按照区域属性信息设置特定区域。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述预定路线开始，逐次在所述作业范围内规划路径包括：在规划第一条路径时，将所述栅格地图的信息导入第一新建地图中，其中，所述第一新建地图包括：所述作业范围外部的区域信息、障碍物及障碍物膨胀层区域信息、空闲区域信息、边界信息、未知区域信息；将当前作业已覆盖区域信息中能够导入所述第一新建地图中空闲区域的信息导入至所述第一新建地图中；遍历所述第一新建地图，将所述边界信息对应的位置信息存储至第三列表中；将与空闲区域相邻的当前作业已覆盖区域相邻的障碍物及障碍物膨胀层区域，以及与该障碍物及障碍物膨胀层区域相邻的障碍物及障碍物膨胀层区域的位置信息存储至所述第三列表中，在所述第一新建地图中将本步骤存储至所述第三列表中的位置信息对应的区域重置为障碍物标识区；将与空闲区域相邻的当前作业已覆盖区域相邻的M层栅格以内的空闲区域的位置信息存储到所述第三列表中，在所述第一新建地图中将本步骤存储至所述第三列表的位置信息对应的区域重置为空闲区域标识区，其中，所述M为机器人单次作业覆盖宽度的一半再加1；遍历所述第三列表，将所述第三列表中保存的位置信息对应的区域中与空闲区域、障碍物及障碍物膨胀层区域相邻的区域的位置信息保存至第四列表，并在所述第一新建地图中将所述第四列表保存的位置信息对应的栅格属性确定为路径点。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述预定位置开始，逐次在所述作业范围内规划路径包括：在规划第一条路径时，将所述栅格地图的信息导入第一新建地图中，其中，所述第一新建地图包括：所述边界信息外部的区域信息、障碍物及障碍物膨胀层区域信息、空闲区域信息、边界信息、未知区域信息；将当前作业已覆盖区域信息中能够导入所述第一新建地图中空闲区域的信息导入至所述第一新建地图中；遍历所述第一新建地图，将所述预定位置相邻的M层栅格以内的空闲区域的位置信息存储到所述第三列表中，在所述第一新建地图中将本步骤存储至所述第三列表的位置信息对应的区域重置为空闲区域标识区，其中，所述M为机器人单次作业覆盖宽度的一半再加1；将与空闲区域相邻的当前作业已覆盖区域相邻的障碍物及障碍物膨胀层区域，以及与该障碍物及障碍物膨胀层区域相邻的障碍物及障碍物膨胀层区域的位置信息存储至所述第三列表中，在所述第一新建地图中将本步骤存储至所述第三列表中的位置信息对应的区
域重置为障碍物标识区；将与空闲区域相邻的当前作业已覆盖区域相邻的M层栅格以内的空闲区域的位置信息存储到所述第三列表中；遍历所述第三列表，将所述第三列表中保存的位置信息对应的区域中与空闲区域、障碍物及障碍物膨胀层区域相邻的区域的位置信息保存至第四列表，并在所述第一新建地图中将所述第四列表保存的位置信息对应的栅格属性确定为路径点。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述第一新建地图中将所述第四列表保存的位置信息对应的栅格属性确定为路径点之后，还包括：遍历所述第四列表，将所述第四列表存储的位置信息对应的栅格点中相邻有空闲区域标识区、障碍物标识区、障碍物及障碍物膨胀层区域、或者所述边界信息外部的区域的多个栅格点进行保留，删除所述第四列表存储的位置信息对应的栅格点中除所述多个栅格点之外的其他栅格点；遍历所述第四列表，删除所述第三列表和所述第四列表中栅格属性为路径点的孤点、端点和交叉点；将所述第一新建地图中栅格属性为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春洋，闫东坤，
申请(专利权)人：北京盈迪曼德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：