【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人导航，具体涉及一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法。
技术介绍
1、在机器人导航领域，目标点的选择和路径规划是两个至关重要的环节。传统的机器人导航系统往往依赖于预设的地图和目标点，但在实际应用中，由于环境的复杂性和不确定性，这种依赖预设信息的方法往往存在诸多局限。
2、参照图1，在现有技术中，当机器人需要搜索新的目标点时，其选择往往具有一定的随机性。这种随机性可能导致从起点到新的目标点之间不一定能够规划出有效的路径。因为新的目标点可能位于障碍物的后方或不可通行的区域，使得机器人无法到达。
3、参照图2，即便能够规划出从起点到新目标点的路径，现有技术搜索到的新目标点也未必是最合理的。合理性涉及多个维度，如路径长度、能耗、时间等。如果新目标点的选择过于随意或不考虑这些维度，那么机器人的导航效率和效果将大打折扣。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：提出一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，该技术方案能够提高在机器人导航过程中目标点的合理性。
2、为实现上述目的，第一方面，本公开实施例提供一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，包括：
3、构建栅格地图，并根据该栅格是否存在障碍物进行标记；
4、通过路径规划算法，在栅格地图上找到一条从起点到终点的最短路径；
5、从起点开始进行势场扩展计算，在栅格地图上扩展势场范围，确定机器人能够到达的栅格，每个栅格都有一个势场值，表示该栅
6、当目标点不可达时，在目标点附近搜索一个新的可达点作为新的目标点；
7、搜索到所有候选点后，根据应用场景对候选点进行排序；
8、从排序后的候选点列表中取出第一个候选点作为当前候选点；
9、使用路径规划算法获取起点到当前候选点的路径。
10、基础方案的有益效果：通过构建栅格地图并对栅格进行障碍物标记，该方法能够灵活适应各种复杂的室内或室外环境。栅格地图的分辨率可以根据实际需要进行调整，以更好地反映环境的细节。
11、采用路径规划算法在栅格地图上找到从起点到终点的最短路径，保证了导航的高效性和准确性从起点开始进行势场扩展计算，确定机器人能够到达的栅格范围，并为每个栅格分配一个势场值。不仅考虑了距离因素，还根据实际需要引入其他代价因素（如能耗、时间等），从而提高了导航的灵活性和适应性，同时保证了目标点的合理性。
12、当目标点因障碍物等原因不可达时，该方法能够在目标点附近搜索一个新的可达点作为新的目标点。有效避免了因目标点不可达而导致的导航失败问题，提高了导航的鲁棒性。
13、搜索到所有候选点后，根据应用场景对候选点进行排序，可以根据实际需要（如安全性、效率等）进行，从而进一步优化导航路径的选择。当目标点或环境发生变化时，能够迅速更新路径规划，重新计算从起点到当前候选点的路径，保证了导航的实时性和准确性。
14、本技术方案基于栅格地图易于维护。同时，栅格地图的更新和扩展也相对容易，方便根据实际需求进行功能扩展和优化。
15、作为一种可实施的优选方案，构建栅格地图，并根据该栅格是否存在障碍物进行标记，包括以下内容：
16、通过传感器获取环境信息，传感器包括激光雷达和摄像头；设定栅格地图的大小和分辨率，创建一个二维数组，用于存储栅格地图的信息；将激光雷达生成的三维点云数据投影到二维平面上，得到二维点云数据；遍历二维点云数据，将每个点映射到栅格地图的对应栅格中；对摄像头生成的二维图像数据进行边缘检测和特征提取，得到环境中的障碍物轮廓；将障碍物轮廓映射到栅格地图的对应栅格中，并标记包含障碍物轮廓的栅格，将激光雷达和摄像头的数据进行融合。
17、作为一种可实施的优选方案，通过路径规划算法，在栅格地图上找到一条从起点到终点的最短路径，包括以下内容：
18、创建一个优先队列，用于存储待处理的栅格节点；创建一个二维数组，用于存储栅格节点的距离值和父节点信息；将起点栅格节点加入优先队列，并将其距离值设为0。
19、作为一种可实施的优选方案，通过路径规划算法，在栅格地图上找到一条从起点到终点的最短路径，还包括以下内容：
20、从优先队列中取出距离值最小的栅格节点作为当前节点；遍历当前节点的邻居栅格节点；对于每个邻居栅格节点，如果其距离值大于当前节点的距离值加上从当前节点到邻居栅格节点的代价，则更新邻居栅格节点的距离值为当前节点的距离值加上代价，并将其加入优先队列，同时记录邻居栅格节点的父节点信息为当前节点；循环结束后，得到从起点到所有可达栅格节点的最短路径和距离值。
21、作为一种可实施的优选方案，从起点开始进行势场扩展计算，在栅格地图上扩展势场范围，包括以下内容：
22、初始化势场图，创建一个二维数组，用于存储栅格地图的势场值；将起点的势场值设置为0；创建一个空的开放列表，用于存储待扩展的栅格；将起点栅格节点加入开放列表。
23、作为一种可实施的优选方案，从起点开始进行势场扩展计算，在栅格地图上扩展势场范围，还包括以下内容：
24、从开放列表中取出一个栅格节点作为当前节点；遍历当前节点的邻居栅格节点；
25、对于每个邻居栅格节点，如果其势场值大于当前栅格节点的势场值加上从当前栅格到邻居栅格节点的代价，则更新邻居栅格节点的势场值为当前栅格节点的势场值加上代价，并将邻居栅格节点加入开放列表；
26、循环结束后，得到扩展后的势场图，其中每个栅格都有一个势场值，表示该栅格到起点的距离或代价。
27、作为一种可实施的优选方案，当目标点不可达时，在目标点附近搜索一个新的可达点作为新的目标点，包括以下内容：
28、确定搜索范围，搜索范围为圆形、矩形或圆环形；遍历搜索范围内的栅格，并判断栅格是否满足以下条件：
29、已经被势场扩展到；在给定的范围内；栅格代价值小于代价值阈值；
30、对于满足条件的栅格，将其记录为候选点，并记录其栅格代价值、势场值和与终点的距离。
31、作为一种可实施的优选方案，代价值阈值计算公式如下：
32、ref_cost = 253 * std::exp(-1.0 * cost_scaling_factor_ * obstacle_distance)
33、其中，ref_cost表示阈值；obstacle_distance为需要与障碍物保持的距离；cost_scaling_factor_为膨胀层的膨胀系数。
34、作为一种可实施的优选方案，从排序后的候选点列表中取出第一个候选点作为当前候选点，包括以下内容：
35、使用路径规划算法尝试获取起点到当前候选点的路径；
36、如果获取路径成功，则结束路径规划尝试过程，将当前候选点作为新的目标点；如果获取路径失败，则从候选点列本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：构建栅格地图，并根据该栅格是否存在障碍物进行标记，包括以下内容：
3.根据权利要求1所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：通过路径规划算法，在栅格地图上找到一条从起点到终点的最短路径，包括以下内容：
4.根据权利要求3所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：通过路径规划算法，在栅格地图上找到一条从起点到终点的最短路径，还包括以下内容：
5.根据权利要求4所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：从起点开始进行势场扩展计算，在栅格地图上扩展势场范围，包括以下内容：
6.根据权利要求5所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：从起点开始进行势场扩展计算，在栅格地图上扩展势场范围，还包括以下内容：
7.根据权利要求6所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征
8.根据权利要求1所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：代价值阈值计算公式如下：
9.根据权利要求1所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：从排序后的候选点列表中取出第一个候选点作为当前候选点，包括以下内容：
10.根据权利要求1所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：使用路径规划算法获取起点到当前候选点的路径，包括以下内容：
...【技术特征摘要】
1.一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：构建栅格地图，并根据该栅格是否存在障碍物进行标记，包括以下内容：
3.根据权利要求1所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：通过路径规划算法，在栅格地图上找到一条从起点到终点的最短路径，包括以下内容：
4.根据权利要求3所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：通过路径规划算法，在栅格地图上找到一条从起点到终点的最短路径，还包括以下内容：
5.根据权利要求4所述的一种基于栅格地图的机器人目标点范围导航的方法，其特征在于：从起点开始进行势场扩展计算，在栅格地图上扩展势场范围，包括以下内容：
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王运志，
申请(专利权)人：重庆中科汽车软件创新中心，
类型：发明
国别省市：
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