前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法、装置、设备及介质与流程

本申请涉及人工智能领域，特别是涉及到一种前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、传统扫地机方案，利用沿边传感器和碰撞传感器，根据沿边传感器和碰撞信号重新调整机器人的运动方向和轨迹。但是商业清洁领域，机器较大，场景也复杂，不允许碰撞，大部分情况采用提取地图边界，偏置一定的安全距离后再跟踪，但是针对拐角转弯的地方会出现卡墙或者贴边不够的问题，运行过程因为传感器数据不稳定等因素，沿边存在撞墙的风险。例如，地图边界可能存在高于激光雷达悬空突出物体，建图时2d激光雷达没法标记在地图上，导致边界提取不准确，实际运行时容易有剐蹭，引发跟随时的不安全问题。

2、因此，针对使用地图信息进行路径规划，无法对悬空突出物体进行标注以及可通过性计算不精确造成实际运行中碰撞卡顿现象频发是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的主要目的为提供一种前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法、装置、设备及介质，旨在解决使用地图信息进行路径规划，无法对悬空突出物体进行标注以及可通过性不精确造成实际运行中碰撞卡顿现象频发的技术问题。

2、为了实现上述发明目的，本申请提出一种前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法，所述方法包括：

3、基于提取的地图边缘信息，生成沿边轨迹；

4、针对指定地形，获取机器人手动沿边行驶轨迹，形成示教沿边轨迹；

5、基于所述沿边轨迹与所述示教沿边轨迹进行平滑拟合，得到拟合后的轨迹；

6、根据机器人的安全轮廓设定第一前瞻距离对拟合后的轨迹进行安全碰撞检测，并根据检测结果确定安全沿边轨迹；

7、在机器人跟随安全沿边轨迹行驶的过程中，若识别到障碍物，根据障碍物的位置生成避让轨迹；

8、将所述避让轨迹与所述安全沿边轨迹进行拼接和优化，得到优化轨迹。

9、进一步地，所述基于提取的地图边缘信息，生成沿边轨迹的步骤，包括：

10、使用图像处理算法对地图图像进行边缘提取，得到地图边缘的二值化图像；

11、根据地图边缘的二值化图像，结合机器人的尺寸和设定的沿边距离，使用路径规划算法生成沿边轨迹。

12、进一步地，所述针对指定地形，获取机器人手动沿边行驶轨迹，形成示教沿边轨迹的步骤，包括：

13、针对非规则地形，使用手控操作控制机器人沿实际地形边缘行驶；

14、基于传感器获取机器人行驶过程中的位置和姿态数据；

15、对所述位置和姿态数据进行处理，形成带顺序的轨迹序列点，即所述示教沿边轨迹。

16、进一步地，所述基于所述沿边轨迹与所述示教沿边轨迹进行平滑拟合，得到拟合后的轨迹的步骤，包括：

17、对所述沿边轨迹与所述示教沿边轨迹进行平滑处理和时间对齐；

18、将沿边轨迹和示教沿边轨迹中的每个对应轨迹点进行插值；

19、对于插值后的轨迹使用预设算法进行平滑拟合，得到拟合后的轨迹。

20、进一步地，所述根据机器人的安全轮廓设定第一前瞻距离对拟合后的轨迹进行安全碰撞检测，并根据检测结果确定安全沿边轨迹的步骤，包括：

21、根据机器人的尺寸和形状进行边缘膨胀，确定安全轮廓；

22、从机器人当前位置开始，在拟合后的轨迹上，根据第一前瞻距离h，预测机器人将要行驶的路径段，形成前瞻路径段；

23、检测前瞻路径段内的所有点是否与安全轮廓之外的障碍物相交或距离低于指定阈值；

24、若存在，判定为存在安全碰撞风险，对拟合后的轨迹进行修正，基于修正结果生成安全沿边轨迹；

25、若不存在，判定为不存在安全碰撞风险，将当前拟合后的轨迹确认为安全沿边轨迹。

26、进一步地，所述在机器人跟随安全沿边轨迹行驶的过程中，若识别到障碍物，根据障碍物的位置生成避让轨迹的步骤，包括：

27、使用传感器检测机器人前方第二预设距离内的障碍物；

28、当检测到障碍物时，切换到前瞻避障模式；

29、确定障碍物位置，在第二前瞻距离范围内搜寻安全沿边轨迹中不在障碍物中的点，作为目标点；

30、根据当前机器人位置，沿所述障碍物的边缘生成一条连接所述目标点的避让轨迹。

31、进一步地，所述将所述避让轨迹与所述安全沿边轨迹进行拼接和优化，得到优化轨迹的步骤，包括：

32、基于所述避让轨迹与所述安全沿边轨迹拼接点的位置，调整避让轨迹与安全沿边轨迹之间的过渡平滑度；

33、对拼接后的轨迹进行平滑优化，得到优化轨迹。

34、本申请的第二方面还包括一种前瞻动态沿边跟随的优化拟合装置，包括：

35、提取模块，用于基于提取的地图边缘信息，生成沿边轨迹；

36、示教模块，用于针对指定地形，获取机器人手动沿边行驶轨迹，形成示教沿边轨迹；

37、拟合模块，用于基于所述沿边轨迹与所述示教沿边轨迹进行平滑拟合，得到拟合后的轨迹；

38、检测模块，用于根据机器人的安全轮廓设定第一前瞻距离对拟合后的轨迹进行安全碰撞检测，并根据检测结果确定安全沿边轨迹；

39、避让模块，用于在机器人跟随安全沿边轨迹行驶的过程中，若识别到障碍物，根据障碍物的位置生成避让轨迹；

40、拼接模块，用于将所述避让轨迹与所述安全沿边轨迹进行拼接和优化，得到优化轨迹。

41、本申请的第三方面还包括一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述中任一项所述方法的步骤。

42、本申请的第四方面还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述方法的步骤。

43、有益效果

44、首先，本方案通过基于提取的地图边缘信息生成沿边轨迹并结合机器人尺寸和设定的沿边距离，使用路径规划算法生成沿边轨迹。这样可以精确提取地图边界，避免机器人在行驶过程中与悬空突出物体发生碰撞或卡顿。通过获取机器人手动沿边行驶轨迹，形成示教沿边轨迹并与沿边轨迹进行平滑拟合。这种组合的方式能够充分利用机器人手动示教的经验性信息，并与地图提取的轨迹进行拟合，从而得到更加准确、平滑的轨迹。拟合后的轨迹能够更好地适应实际场景的变化，提高轨迹的可靠性和稳定性。通过对拟合后的轨迹进行安全碰撞检测，并根据检测结果确定安全沿边轨迹，进一步提高了机器人行驶的安全性。另外还对识别到的障碍物进行动态避让这种前瞻避障模式使得机器人能够根据障碍物的位置灵活生成避让轨迹，避免碰撞，保证机器人的安全行驶。通过调整拼接点的位置和实施平滑优化，确保避让轨迹与安全沿边轨迹之间的过渡平滑度，使得整体轨迹连贯而安全，提高了行驶平滑度和效率，降低了环境不确定性导致的碰撞风险，实现更安全灵活地实现沿边作业。

技术特征：

1.一种前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法，其特征在于，所述基于提取的地图边缘信息，生成沿边轨迹的步骤，包括：

3.根据权利要求1所述的前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法，其特征在于，所述针对指定地形，获取机器人手动沿边行驶轨迹，形成示教沿边轨迹的步骤，包括：

4.根据权利要求1所述的前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法，其特征在于，所述基于所述沿边轨迹与所述示教沿边轨迹进行平滑拟合，得到拟合后的轨迹的步骤，包括：

5.根据权利要求1所述的前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法，其特征在于，所述根据机器人的安全轮廓设定第一前瞻距离对拟合后的轨迹进行安全碰撞检测，并根据检测结果确定安全沿边轨迹的步骤，包括：

6.根据权利要求1所述的前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法，其特征在于，所述在机器人跟随安全沿边轨迹行驶的过程中，若识别到障碍物，根据障碍物的位置生成避让轨迹的步骤，包括：

7.根据权利要求1所述的前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法，其特征在于，所述将所述避让轨迹与所述安全沿边轨迹进行拼接和优化，得到优化轨迹的步骤，包括：

8.一种前瞻动态沿边跟随的优化拟合装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

技术总结本申请涉及人工智能技术领域，特别是涉及到一种前瞻动态沿边跟随的优化拟合方法、装置、设备及介质，其中方法包括：基于提取的地图边缘信息，生成沿边轨迹；针对指定地形，获取机器人手动沿边行驶轨迹，形成示教沿边轨迹；基于所述沿边轨迹与所述示教沿边轨迹进行平滑拟合，得到拟合后的轨迹；根据机器人的安全轮廓前瞻指定距离对拟合后的轨迹进行安全碰撞检测，并根据检测结果确定安全沿边轨迹；在机器人跟随安全沿边轨迹行驶的过程中，若识别到障碍物，根据障碍物的位置生成避让轨迹；将所述避让轨迹与所述安全沿边轨迹进行拼接和优化，得到优化轨迹。本申请能够降低环境不确定性导致的碰撞风险，实现更安全灵活地实现沿边作业。技术研发人员：周沛建,覃健洲受保护的技术使用者：奇勃（深圳）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9