一种用于移动机器人导航的方法、装置及移动机器人与流程

本申请涉及移动机器人，尤其涉及一种用于移动机器人导航的技术。

背景技术：

1、在诸如送餐、巡逻、监控和工业生产等多样化的场景中，移动机器人的应用十分广泛。针对各类复杂场景环境，有时必要让移动机器人在特定区域内按照预定的轨迹进行导航、移动。然而，除了移动机器人行驶的安全性和可控性，移动机器人的移动效率同样也很重要。这些对移动机器人的智能导航提出了更高的要求。

2、现有技术中，移动机器人主要采用以下几种方式完成智能导航：

3、方式一，在应用场景环境中预先铺设物理轨道，作为移动机器人的导航路径，移动机器人沿着该导航路径进行导航、移动。该方案使用轨道技术并配备辅助传感器来实现避障功能，完成智能导航，虽然有效，但安装物理轨道的过程既复杂且成本高昂。

4、方式二，采用软件设置虚拟轨道。该方案相比较方式一，虽然省去了铺设物理轨道的复杂环节，但却面临着一项关键问题，需要在使用场景中完整地部署虚拟轨道。该方案的部署工作量较大，移动机器人在导航移动过程中，遇到障碍物时只能原地等待，无法灵活地避开障碍物进行自由导航，使得移动效率较低。

5、方式三，基于激光slam技术以及路径规划技术来完成导航任务。这种方案可以灵活地进行自由导航避障，但由于灵敏度太高，在某些特定区域可能会带来一些问题，例如无法确保轨迹的安全性和可控性。

6、因此，如何在保证移动机器人行驶的安全性和可控性的同时，还能保证移动机器人的移动效率，是一个需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种用于移动机器人导航的方法、装置及移动机器人，用以至少部分解决现有技术中无法兼顾移动机器人行驶的安全性、可控性和移动效率的技术问题。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种用于移动机器人导航的方法，其中，所述方法包括：

3、在已构建的栅格地图中增设稀疏栅格图层，并在所述稀疏栅格图层上部署虚拟轨道；

4、根据每个栅格与虚拟轨道之间的位置关系，更新每个栅格的代价值；

5、基于路径最优算法和每个栅格的代价值，确定移动机器人起始位置和目标位置之间的导航路径，并沿所述导航路径从起始位置移动至目标位置，以实现虚拟轨道优先的移动机器人导航。

6、可选地，其中，所述根据每个栅格与虚拟轨道之间的位置关系，更新每个栅格的代价值包括：

7、基于虚拟轨道和预设区域确定规则，在所述栅格地图中确定第一区域和第二区域；

8、若栅格在所述第一区域，则基于第一预设比值更新所述栅格的代价值，若栅格在所述第二区域，则基于第二预设比值更新所述栅格的代价值，其中，所述第二预设比值大于所述第一预设比值；

9、遍历所述栅格地图的每个栅格，按上述操作，更新每个栅格的代价值。

10、可选地，其中，所述基于虚拟轨道和预设区域确定规则，在所述栅格地图中确定第一区域和第二区域包括：

11、根据所述预设区域确定规则，对虚拟轨道的每个线段进行首次膨胀，确定第一区域，并对所述第一区域的边界进行再次膨胀，将新增区域确定为第二区域。

12、可选地，其中，所述基于路径最优算法和每个栅格的代价值，确定移动机器人起始位置和目标位置之间的导航路径包括：

13、基于移动机器人起始位置、当前位置和两者之间的每个栅格的代价值，将移动机器人从起始位置移动至当前位置的移动代价累计和作为实际代价，得到若干个实际代价，并确定其对应的花费时间，并基于移动机器人当前位置、目标位置和两者之间的每个栅格的代价值，将移动机器人从当前位置移动至目标位置的移动代价累计和作为预估代价，得到若干个预估代价，并确定其对应的花费时间；

14、筛选出对应的花费时间之和满足预设时间阈值的实际代价值与预估代价，并将两者之和最小时所对应的路径确定为移动机器人起始位置和目标位置之间的导航路径。

15、可选地，其中，在计算从当前栅格移动至相邻栅格的移动代价时，根据当前栅格的代价值、每个相邻栅格的代价值和每个相邻栅格所处区域，基于第一预设规则确定每个相邻栅格的移动代价，使得向位于第一区域的相邻栅格移动的移动代价小于向位于非第一区域的相邻栅格移动的移动代价。

16、可选地，其中，若虚拟轨道设置了指定方向，当相邻栅格位于虚拟轨道的非指定方向，基于第二预设规则确定所述相邻栅格的移动代价，使得包括所述相邻栅格的路径被放弃。

17、可选地，其中，当在虚拟轨道上出现障碍物且等待超时，所述一种用于移动机器人导航的方法还包括：

18、基于所述路径最优算法，进行局部路径规划，以实现避障，并在避障完成后回到所述导航路径并继续移动，直至所述目标位置。

19、根据本申请的另一方面，还提供了一种用于移动机器人导航的装置，其中，所述装置包括：

20、增设稀疏栅格图层，并在所述稀疏栅格图层上部署虚拟轨道；

21、第二模块，用于根据每个栅格与虚拟轨道之间的位置关系，更新每个栅格的代价值；

22、第三模块，用于基于路径最优算法和每个栅格的代价值，确定移动机器人起始位置和目标位置之间的导航路径，并沿所述导航路径从起始位置移动至目标位置，以实现虚拟轨道优先的移动机器人导航。

23、可选地，所述一种用于移动机器人导航的装置还包括：

24、第四模块，用于当在虚拟轨道上出现障碍物且等待超时，基于所述路径最优算法，进行局部路径规划，以实现避障，并在避障完成后回到所述导航路径并继续移动，直至所述目标位置。

25、与现有技术相比，本申请提供一种用于移动机器人导航的方法、装置及移动机器人。其方法包括：在已构建的栅格地图中增设稀疏栅格图层，并在所述稀疏栅格图层上部署虚拟轨道；根据每个栅格与虚拟轨道之间的位置关系，更新每个栅格的代价值；基于路径最优算法和每个栅格的代价值，确定移动机器人起始位置和目标位置之间的导航路径，并沿所述导航路径从起始位置移动至目标位置，以实现虚拟轨道优先的移动机器人导航。通过该方法，可实现虚拟轨道优先的导航，在保证移动机器人行驶的安全性和可控性的同时，也能保证移动机器人的移动效率。

技术特征：

1.一种用于移动机器人导航的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个栅格与虚拟轨道之间的位置关系，更新每个栅格的代价值包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于虚拟轨道和预设区域确定规则，在所述栅格地图中确定第一区域和第二区域包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于路径最优算法和每个栅格的代价值，确定移动机器人起始位置和目标位置之间的导航路径包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在计算从当前栅格移动至相邻栅格的移动代价时，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若虚拟轨道设置了指定方向，当相邻栅格位于虚拟轨道的非指定方向，基于第二预设规则确定所述相邻栅格的移动代价，使得包括所述相邻栅格的路径被放弃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当在虚拟轨道上出现障碍物且等待超时，所述方法还包括：

8.一种用于移动机器人导航的装置，其特征在于，所述装置包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

10.一种计算机可读介质，其特征在于，

11.一种移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括：

技术总结本申请提供了一种用于移动机器人导航的方法、装置及移动机器人，其方法包括：在已构建的栅格地图中增设稀疏栅格图层，并在所述稀疏栅格图层上部署虚拟轨道；根据每个栅格与虚拟轨道之间的位置关系，更新每个栅格的代价值；基于路径最优算法和每个栅格的代价值，确定移动机器人起始位置和目标位置之间的导航路径，并沿所述导航路径从起始位置移动至目标位置，以实现虚拟轨道优先的移动机器人导航。通过该方法，可实现虚拟轨道优先的导航，在保证移动机器人行驶的安全性和可控性的同时，也能保证移动机器人的移动效率。技术研发人员：谷桐,白静,庞梁,陈士凯,黄珏坤受保护的技术使用者：上海思岚科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9