【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光雷达建图导航的，具体涉及基于地图概率信息的机器人绕障控制方法。
技术介绍
1、目前大多数扫地机器人在执行导航避障操作的过程中，常规是采用栅格地图内标记好的障碍物栅格和碰撞传感器物理接触到的障碍物信息规划出避障路径，其中，障碍物轮廓是用栅格地图中的栅格表示。
2、通过激光传感器对一个固定的障碍物(待测物体)的探测距离不一致，可能在相邻两个时刻下扫描固定距离处的障碍物时，采集的激光点云所涉及的探测距离是不同，即激光数据存在抖动误差，抖动误差基本符合正态分布，因此，前述固定的障碍物实际占据的一个位置点在栅格地图内可能被标记成由多个障碍栅格组成，导致机器人被配置为不允许行走至实际环境内可通行的区域，不容易实现绕着障碍物的轮廓行走。
3、另一方面，由于栅格地图中的单元格存在分辨率，所以在使用单个栅格来表示障碍物实际占据的一个位置点时，存在与分辨率对应的尺寸相一致的距离误差(例如，栅格分辨率是10mm,直接用来定位障碍物就产生10mm的误差)，因此直接根据栅格地图规划路径会带来栅格误差，往往会丢失一些本该采集的障碍物轮廓点，导致机器人被配置为允许行走至被障碍物占据的区域，反而容易与障碍物频繁碰撞。
技术实现思路
1、本申请公开基于地图概率信息的机器人绕障控制方法，具体的技术方案如下：
2、基于地图概率信息的机器人绕障控制方法，所述机器人绕障控制方法包括：步骤s1、机器人控制激光传感器旋转扫描，并采集障碍物轮廓点，再在栅格地图内获取障碍物轮廓
3、前述步骤s1至步骤s6所产生的技术效果在于：在机器人的靠近障碍物一侧设置多条线段，再基于障碍物轮廓点所在栅格的占据概率值，从同一条线段在栅格地图内所经过的多个障碍物轮廓点所在栅格中，选择有效障碍栅格，作为对激光传感器的激光探头旋转扫描的激光数据的筛选，克服激光数据存在的抖动误差，获得栅格地图内能够代表障碍物轮廓的有效占据位置。因此，前述步骤s1至步骤s3基于障碍物轮廓点所在栅格对应的占据概率值选择出有效障碍栅格(属于障碍物栅格)，能够在消耗较少的栅格搜索量的情况下，在限定栅格区域内的每条线段中选择出具备代表性的障碍物栅格，克服前述激光数据抖动带来的影响，使得机器人的运动受限程度降低，提高机器人接近障碍物轮廓位置的机率。在此基础上，利用有效障碍栅格进行曲线拟合操作，获得用于机器人绕障行走的绕障拟合曲线方程，对应拟合出绕障拟合曲线，从而实现对障碍物栅格的平滑化处理；相对于现有技术直接使用栅格或点云数据拼接出轨迹，本实施例的曲线拟合操作能够提高拟合轨迹的精度及平滑性。克服栅格分辨率带来的定位误差，弥补本该采集的障碍物轮廓点带来的栅格误差。另外，机器人逐个绕障目标点地行走在所述绕障拟合曲线上，沿着绕障拟合曲线依次追踪机器人前面的位置点，实现机器人根据障碍物轮廓点的历史标记进行曲线拟合和节点跟踪，在跟踪的过程中做到无碰触避障或绕障。
4、进一步地，所述机器人绕障控制方法还包括：每当机器人行走至一个预设绕障终点，将预设绕障终点更新为当前位置点，再重复执行步骤s1至步骤s6，直至机器人行走至目标导航终点，中止执行所述机器人绕障控制方法；预设绕障终点是由生成所述绕障拟合曲线方程所需的一个拟合终点，一个预设绕障终点是与一次步骤s4生成的绕障拟合曲线方程对应。以便持续跟踪得到最新的绕障拟合曲线，并实现针对不同障碍物占据的位置特征持续更新出相应的绕行轨迹，能够较好地改善激光导航机器人的绕障问题。
5、进一步地，在所述步骤s2中，在机器人的靠近障碍物一侧，沿着目标规划方向设置多条相互平行的线段，每条线段都配置为向所述障碍物轮廓点所在栅格延伸；其中，每条线段的延伸起点与机器人的机体中心在预设探测方向上的距离都是小于机器人的机体半径，每条线段的延伸终点与机器人的机体中心在预设探测方向上的距离都是大于机器人的机体半径；其中，每条线段的延伸起点与机器人的靠近障碍物一侧的边缘的距离小于同一条线段的延伸终点与机器人的靠近障碍物一侧的边缘的距离；其中，机器人的靠近障碍物一侧是机器人沿着所述障碍物轮廓点所在障碍物的边缘行走的过程中，机体最靠近所述障碍物轮廓点所在的障碍物的一侧；其中，预设探测方向与目标规划方向垂直；机器人的机体半径表示机器人的机体宽度的一半。本技术方案基于目标规划方向与相互平行的线段的延伸方向，使得从障碍物栅格中获取的障碍物轮廓点所在栅格的方向性更明确，避免步骤s3朝任意方向选择有效障碍栅格，因此能够快速地得到更准确的能够代表障碍物轮廓的有效障碍栅格，从而机器人能够更加顺利地接近障碍物并稳定地沿着障碍物轮廓行走。
6、另外，步骤s2为机器人探测所沿的障碍物轮廓提供具体方向和边距信息，由于设置的线段会经过机器人的边缘和所沿的障碍物的轮廓，所以在设置的多条线段限定的地图区域内实现每条线段都沿着预设探测方向有序地获取各个障碍物轮廓点所在栅格，也适应于机器人依据左右轮组之间的转速差在机器人的边缘和所沿的障碍物的轮廓之间的区域内进行位姿调整。
7、进一步地，在设置出的多条相互平行的线段当中，机器人的机体中心到偏离机器人的机体中心最远的线段的垂直距离等于机器人的机体半径；机器人的机体中心到偏离机器人的机体中心最近的线段的垂直距离等于数值0；在设置出的多条相互平行的线段当中，机器人将相邻两条线段的间距都配置为等于单个栅格的分辨率。因此，多条相互平行的线段的设置等效于从机体中心开始，沿着目标规划方向依次设置多条等间距的线段，每条线段可以视为沿着预设探测方向延伸以期经过障碍物栅格，从而使用等间距的多条线段代表一个矩形栅格区域，而且按照栅格的分辨率依次分布在栅格地图中，在沿着线段获取障碍物轮廓点所在栅格的过程中兼顾到栅格的分辨率带来的偏移误差的影响。
8、进一步地，机器人在步骤s1中采集到障碍物轮廓点后，将障碍物轮廓点的位置坐标设置为障碍物轮廓点相对于机器人的当前位置点形成的局部坐标，其中，局部坐标是位于机器人坐标系内，机器人的当前位置点是机器人坐标系的原点，机器人的当前位置点使用机器人的机体中心表示；当机器人将局部坐标转换到用于构建栅格地图的全局地图坐标系时，局部坐标通过旋转变换和平移变换至全局地图坐标系中，得到障碍物轮廓点的栅格坐标，并确定在栅格地图内获取障碍物轮廓点所在栅格，而且完成障碍物轮廓点命本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于地图概率信息的机器人绕障控制方法，其特征在于，所述机器人绕障控制方法包括：
2.根据权利要求1所述机器人绕障控制方法，其特征在于，所述机器人绕障控制方法还包括：
3.根据权利要求1所述机器人绕障控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在机器人的靠近障碍物一侧，沿着目标规划方向设置多条相互平行的线段，每条线段都配置为向所述障碍物轮廓点所在栅格延伸；
4.根据权利要求3所述机器人绕障控制方法，其特征在于，在设置出的多条相互平行的线段当中，机器人的机体中心到偏离机器人的机体中心最远的线段的垂直距离等于机器人的机体半径；机器人的机体中心到偏离机器人的机体中心最近的线段的垂直距离等于数值0；
5.根据权利要求3所述机器人绕障控制方法，其特征在于，机器人在步骤S1中采集到障碍物轮廓点后，将障碍物轮廓点的位置坐标设置为障碍物轮廓点相对于机器人的当前位置点形成的局部坐标，其中，局部坐标是位于机器人坐标系内，机器人的当前位置点是机器人坐标系的原点，机器人的当前位置点使用机器人的机体中心表示；
6.根据权利要求5所述机器人绕障控制方
7.根据权利要求5所述机器人绕障控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述在每条线段所经过的所述障碍物轮廓点所在栅格当中，基于障碍物轮廓点所在栅格对应的占据概率值选择出有效障碍栅格的方法包括：
8.根据权利要求7所述机器人绕障控制方法，其特征在于，一个障碍物轮廓点在所述栅格地图内命中至少一个栅格后，被命中的栅格被标记为障碍物轮廓点所在栅格，障碍物轮廓点所在栅格被赋予命中概率值；
9.根据权利要求7所述机器人绕障控制方法，其特征在于，机器人在步骤S4中进行曲线拟合操作之前，先将步骤S3选择出的有效障碍栅格的栅格坐标从全局地图坐标系转换回机器人坐标系，得到有效轮廓点的位置坐标；
10.根据权利要求9所述机器人绕障控制方法，其特征在于，机器人在步骤S4中进行曲线拟合操作之前，若得到有效轮廓点的位置坐标，则控制有效轮廓点沿着所述预设探测方向的反方向平移预设避障边距，得到拟合目标点；
11.根据权利要求10所述机器人绕障控制方法，其特征在于，在曲线拟合操作是贝塞尔曲线拟合的情况下，沿着目标规划方向，从拟合目标点中确定出贝塞尔曲线的起点和贝塞尔曲线的终点；
12.根据权利要求11所述机器人绕障控制方法，其特征在于，所述绕障拟合曲线方程：
13.根据权利要求12所述机器人绕障控制方法，其特征在于，所述从拟合目标点中确定出贝塞尔曲线的起点和贝塞尔曲线的终点的方法包括：
14.根据权利要求13所述机器人绕障控制方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述机器人基于当前位置点在目标规划方向上的相邻位置点，从所述绕障拟合曲线方程中换算出绕障目标点的方法包括：
15.根据权利要求14所述机器人绕障控制方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述每当机器人行走至一个所述绕障目标点，重复执行步骤S5至步骤S6，直至机器人行走至预设绕障终点的方法包括：
...【技术特征摘要】
1.基于地图概率信息的机器人绕障控制方法，其特征在于，所述机器人绕障控制方法包括：
2.根据权利要求1所述机器人绕障控制方法，其特征在于，所述机器人绕障控制方法还包括：
3.根据权利要求1所述机器人绕障控制方法，其特征在于，在所述步骤s2中，在机器人的靠近障碍物一侧，沿着目标规划方向设置多条相互平行的线段，每条线段都配置为向所述障碍物轮廓点所在栅格延伸；
4.根据权利要求3所述机器人绕障控制方法，其特征在于，在设置出的多条相互平行的线段当中，机器人的机体中心到偏离机器人的机体中心最远的线段的垂直距离等于机器人的机体半径；机器人的机体中心到偏离机器人的机体中心最近的线段的垂直距离等于数值0；
5.根据权利要求3所述机器人绕障控制方法，其特征在于，机器人在步骤s1中采集到障碍物轮廓点后，将障碍物轮廓点的位置坐标设置为障碍物轮廓点相对于机器人的当前位置点形成的局部坐标，其中，局部坐标是位于机器人坐标系内，机器人的当前位置点是机器人坐标系的原点，机器人的当前位置点使用机器人的机体中心表示；
6.根据权利要求5所述机器人绕障控制方法，其特征在于，预设探测方向与机器人的轮轴平行，步骤s2设置出的线段与预设探测方向平行；
7.根据权利要求5所述机器人绕障控制方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述在每条线段所经过的所述障碍物轮廓点所在栅格当中，基于障碍物轮廓点所在栅格对应的占据概率值选择出有效障碍栅格的方法包括：
8.根据权利要求7所述机器人绕障控制方法，其特征在于，一个障碍物...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽鑫，陈卓标，周和文，
申请(专利权)人：珠海一微半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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