一种智能机器人的路径规划方法与流程

本发明涉及路径规划，具体为一种智能机器人的路径规划方法。

背景技术：

1、智能机器人作为智能化装备的重要组成部分，已经在航天、工业、医疗、农业和服务等不同领域中得到了诸多应用并且发挥了不可或缺的作用。其中，路径规划是机器人移动的关键核心技术。移动机器人路径规划是指寻找一条从起始坐标到的目的坐标的可行路径，并满足路径长度和运算时间最优，同时保持移动机器人在移动过程中不与障碍物发生碰撞。

2、现有的路径规划方法主要分为传统算法、机器学习算法和强化学习算法，在确定了机器人的活动区域后，能够快速的为机器人规划出移动至目标位置的最短路径，但是盲目规划最短路径，忽视其活动区域内的实际条件，并非能够保证智能机器人快速抵达预设的目的地，甚至可能会导致智能机器人还未抵达目的地时，续航可能就会不足。

3、为此，本发明提供了一种智能机器人的路径规划方法。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能机器人的路径规划方法，通过获取活动区域的电子地图，在活动区域内选择若干个不可移动物体作为路标，规划出从起点至目的地的预选路径，则确定位于预选路径周围的指示路标，将其确定为节点路标；对机器人的位置进行定位，若定位坐标显示机器人脱离了预选路径，则引导机器人移动至预选路径上；识别待选路径的路面条件后，生成移动系数yxs，对各个待选路径进行排序；获取的仿真分析结果生成成本系数cxs，对待选路径进行筛选，再次规划路径，直至机器人抵达目的地。使更换预选路径所付出的成本相对更少，保留足够的续航能力，最后通过沿着新选择的预选路径行驶或者重新规划路径抵达目的地，解决了背景技术中的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、包括如下步骤：在划定机器人的活动区域后，获取活动区域的电子地图，在活动区域内选择若干个不可移动物体作为路标，并将机器人所要抵达的目的地和所选定的路标在电子地图上进行标记和显示；由路径规划模型在结合路标后，在活动区域内规划出从起点至目的地的预选路径，并确定预选路径邻近区域内的指示路标，若行驶路径存在多个，则确定位于预选路径周围的指示路标，将其确定为节点路标；

6、机器人沿着预选路径上移动时，通过蓝牙测距和雷达测距配合三边定位算法，分别对机器人的位置进行定位，若两者间的定位偏差大于预设的偏差阈值，则以两者中间的位置为定位坐标，若定位坐标显示机器人脱离了预选路径，则引导机器人移动至预选路径上；

7、以在不同的节点路标间的连线作为待选路径，识别待选路径的路面条件后，以路面条件生成移动系数yxs，以生成移动系数yxs对各个待选路径进行排序，获取路径排序并输出；基于待选路径的路况条件及机器人的性能建立机器人移动模型，由机器人移动模型对各个待选路径进行仿真分析，依据所获取的仿真分析结果生成成本系数cxs；由成本系数cxs对待选路径进行筛选，在机器人再次移动至节点路标时再次规划路径，直至机器人抵达目的地。

8、进一步的，在机器人进入移动状态时，识别其当前的剩余电量，并依据其剩余电量预估续航距离，以续航距离划定机器人当前的活动区域；获取所述活动区域的电子地图，获取活动区域内存在的不可移动物体，并依据其形状信息、位置信息及可识别信息，将其确定为路标并在电子图上显示；确认位于活动区域内的目的地，在电子地图上进行标注。

9、进一步的，依据路径规划算法，在训练和测试后生成路径规划模型，结合路标后，在活动区域内的可移动区域内，由路径规划模型在电子地图上规划出多条行驶路径，使所规划的行驶路径延伸至目的地，将这些行驶路径标注为预选路径；将预选路径在电子地图上显示，并设置路标距离阈值，将与预选路径距离小于路标距离阈值的路标电子地图上显示并将其确定为指示路标。

10、进一步的，若预选路径有若干条，在两个预选路径间存在交汇点时，则将交汇点周围的指示路标确定为节点路标；若两个预选路径间不存在交汇点时，设置换道距离阈值，若两个预选路径间的距离小于换道距离阈值，在小于换道距离阈值的位置建立换道路径，确定位于换道路径周围的指示路标并将其标记为节点路标。

11、进一步的，使机器人沿着预选路径上移动，并使机器人的通过蓝牙识别，分别测定与预选路径周围至少三个指示路标的距离，记录为第一定位距离；通过三边定位算法，结合至少三个第一定位距离，确定机器人在电子地图上的位置，形成第一坐标；步骤302、使机器人通过雷达扫描，依据形状特征识别位于预选路径周围的至少三个指示路标，分别测定与指示路标间的距离，记录为第二定位距离；通过三边定位算法，结合至少三个第二定位距离，确定机器人在电子地图上的位置，形成第二坐标。

12、进一步的，获第一坐标与第二坐标的间距，以两者的间距确定定位偏差；若定位偏差小于预先设置的偏差阈值，以第一坐标为定位坐标；若定位偏差不小于预先设置的偏差阈值时，以第一坐标与第二坐标间的中点坐标为定位坐标；获取定位坐标后，若定位坐标不在预选路径上时，则引导机器人向预选路径上移动。

13、进一步的，在机器人沿着预选路径移动至节点路标时，对当前节点路标至接下来相邻的多个节点路标间的移动路径进行标注和标号，生成若干个待选路径；使机器人通过雷达扫描，识别各个待选路径表面的粗糙度，生成路面粗糙度ld；获取各个待选路径的路程，生成移动距离yj。

14、进一步的，获取路面粗糙度ld及移动距离yj后，依照如下公式生成移动系数yxs；

15、

16、其中，参数意义为：0.49≤f1≤0.88，1.58≤f2≤2.32，c1为常数修正系数；获取移动系数yxs后，对各个待选路径的移动系数yxs进行排序，获取路径排序并输出。

17、进一步的，识别若干个待选路径的路况条件及机器人的性能，建立机器人移动模型；依照路径排序，依次由机器人移动模型对各个待选路径进行仿真分析，获取分析结果后，获取各个路径的耗电量hd和耗时hs。

18、进一步的，获取耗电量hd和耗时hs，做无量纲处理后，依照如下公式关联形成成本系数cxs：

19、

20、其中，参数意义为：1.40≤e1≤1.98，1.38≤e2≤3.36，c2为常数修正系数；以成本系数cxs最低者作为选定路径，其次者为备选路径，使机器人沿着选定路径或者备选路径移动至下一个节点路标后，沿着新选择的预选路径移动或重新规划路径，直至机器人移动至目的地。

21、(三)有益效果

22、本发明提供了一种智能机器人的路径规划方法，具备以下有益效果：

23、1、初步规划出预选路径及指示路标，使机器人在处于移动状态时，依照指示路标的位置进行定位和导航，且以指示路标对预选路径进行限制和约束，使机器人在行驶时避免机器人偏航，依照节点路标的位置也便于对原本选定的预算路径进行调整。

24、2、在选定指示路标后，分别通过雷达测距和蓝牙测距，并基于三边定位算法，分别对机器人当前位置进行定位，从而形成第一坐标和第二坐标，通过第一坐标和第二坐标的分布确定出机器人的当前的位置，从而避免在定位时产生较大的误差，也可以避免机器人在移动时与预选路径相脱离，保持导航的稳定性，确保机器人能够沿着预选路径上移动。

25、3、规划两个相邻的节点路标间且指向目的地的移动路径，获取各个待选路径的路面粗糙度ld及移动距离yj的基础上生成移动系数yxs，以移动系数yxs对若干个待选路径进行筛选和过滤，从而在需要调整预选路径时，使调整后的结果更有利于机器人的移动和行驶。

26、4、对若干个待选路径进行分析和筛选，并进一步的生成成本系数cxs，以成本系数cxs分别选定路径和备选路径，使机器人可以沿着选定路径或者备选路径抵达下一个节点路标，从而在需要更换预选路径时，使更换预选路径所付出的成本相对更少，保留足够的续航能力，最后通过沿着新选择的预选路径行驶或者重新规划路径抵达目的地。