一种机器人自适应轨道规划方法与流程

本发明涉及机器人，具体涉及一种机器人自适应轨道规划方法。

背景技术：

1、机器人已广泛应用于工业、医疗、服务业等领域，其中轨迹规划是机器人操作的重要基础，在这些领域中，机器人需要根据不同的环境和任务要求，自主规划出安全、稳定、高效的轨迹，随着机器人技术的不断发展，自适应轨道规划方法将在更多领域得到应用，如无人驾驶、智能制造、智能服务等。

2、在工业领域，随着技术的发展，现代机器人系统越来越多地集成了视觉和其他感知功能，使得它们能够在没有人为直接控制的情况下自主操作，机器人能够根据实时获取的环境信息，如障碍物位置和形状的变化，动态调整其行进路径，自适应轨道规划方法使机器人能够在复杂环境中有效地导航，同时避开障碍物并优化行进路线；

3、然而，当机器人担任巡查任务，轨道路线规划时只考虑到根据障碍物位置和形状的变化生成绕行路线，根据绕行路线动态调整其行进路径，但是却没有考虑到绕行路线是否可以最大程度地覆盖监控区域，对造成巡查任务造成影响，基于此，提出一种机器人自适应轨道规划方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种机器人自适应轨道规划方法，解决了当机器人担任巡查任务，轨道路线规划时只考虑到根据障碍物位置和形状的变化生成绕行路线，根据绕行路线动态调整其行进路径，但是却没有考虑到绕行路线是否可以最大程度地覆盖监控区域，对造成巡查任务造成影响的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种机器人自适应轨道规划方法，包括以下步骤：

4、步骤一：通过机器人搭载的传感器识别初始路径上的障碍物；

5、步骤二：利用路径规划系统生成多条绕行路线；

6、步骤三：根据初始路径与障碍物轮廓的交点获得两个路径标定点，对两个路径标定点坐标进行分析获得障碍监测范围；

7、步骤四：根据各个绕行路线上各个控制节点处分别对应的监测区域与障碍监测范围之间的交叉区域大小，获得各个绕行路线分别对应的交叉范围；

8、步骤五：获得各个绕行路线分别对应的路线长度；

9、步骤六：对各个绕行路线分别对应的路线长度和交叉范围进行综合分析，获得各个绕行路线分别对应的推荐系数，根据推荐系数生成推荐路线，将推荐路线输出至控制模块，使得机器人根据推荐路线对应的轨道进行运行。

10、作为本发明进一步的方案：获得两个路径标定点的具体方式为：

11、获得障碍物轮廓，将初始路径与障碍物轮廓同时置于同一个二维坐标系中，获得初始路径与障碍物轮廓的第一个交点和最后一个交点，将其作为两个路径标定点。

12、作为本发明进一步的方案：获得障碍监测范围的具体方式为：

13、获得机器人在两个路径标定点位置时分别对应的监测范围，并将监测范围轮廓化置于同一个二维坐标系中，进而获得两个监测范围的轮廓线，获取两个监测范围轮廓线上的各个轮廓点分别与二维坐标系原点之间的距离，历遍所有轮廓点，获得其中距离最大和最小的两个坐标点，并将其作为边界点，同时将边界点坐标标记为b1(bx1，by1)，b2(bx2，by2)；

14、通过距离计算公式计算获得两个边界点之间的距离l，将距离lde二分之一作为基点标定值，将两个边界点纵坐标分别加减基点标定值，进而获得四个范围基准点，四个范围基准点的坐标分别为：c1(bx1，by1+l/2)、c2(bx1，by1-l/2)、c3(bx2，by2+l/2)和c4(bx2，by2-l/2)，将四个范围基准点进行连接，进而获得障碍监测范围。

15、作为本发明进一步的方案：获得各个绕行路线分别对应的交叉范围，具体方式为：

16、a1：从各个绕行路线中任意选取一个路线作为目标路线；

17、a2：获得目标路线各个控制节点处分别对应的监测区域与障碍监测范围之间的交叉区域，并将其通过阴影面进行表示，将整个阴影面对应的面积大小定义为目标路线的交叉范围；

18、a3：重复以上步骤a1-a2，即可获得各个绕行路线分别对应的交叉范围，并将其标记为fa，其中a指代为绕行路线对应的数量。

19、作为本发明进一步的方案：获得各个绕行路线分别对应的路线长度的具体方式为；

20、a01：从各个绕行路线中任意选取与a1中相同的路线作为目标路线，根据目标路线的线型，通过距离计算公式，计算获得目标路线的路线长度；

21、a02：重复以上步骤a01，即可获得各个绕行路线分别对应的路线长度la。

22、作为本发明进一步的方案：通过距离计算公式，计算获得目标路线的路线长度的具体方式为：

23、当目标路线为直线时，则使用距离计算公式，根据直线两端的端点坐标计算直线两端点之间的长度，进而获得目标路线的路线长度；

24、当目标路线为折线时，则使用距离计算公式，根据折线上每段直线的两端的端点坐标计算折线上每段直线的长度，并将它们相加得到总长度，进而获得目标路线的路线长度；

25、当目标路线为曲线时，则将曲线截断成预设的多个线段，使用距离计算公式，根据每个线段两端的端点坐标，计算每个线段两个端点之间的距离长度，所有的距离长度累加起来，进而获得目标路线的路线长度。

26、作为本发明进一步的方案：距离计算公式具体为：

27、

28、其中，d1x和d2x分别为两个端点的横坐标，d1y和d2y分别为两个端点的纵坐标，e为两个端点之间的距离。

29、作为本发明进一步的方案：生成推荐路线，具体方式为：

30、通过公式ha＝fa×β1+la×β2，计算获得各个绕行路线分别对应的推荐系数ha，将推荐系数ha数值最大的绕行路线标记为推荐路线，其中β1和β2均为预设比例系数，满足1＝β1+β2且β1＞β2。

31、作为本发明进一步的方案：获得两个边界点之间的距离l的具体方式为：

32、通过距离计算公式：计算获得两个边界点之间的距离l。

33、本发明的有益效果：

34、(1)本发明，通过机器人搭载的传感器识别初始路径上的障碍物，根据各个绕行路线分别对应的交叉范围和各个绕行路线分别对应的路线长度，获得各个绕行路线分别对应的推荐系数，根据推荐系数生成推荐路线，将推荐路线输出至控制模块，使得机器人根据推荐路线对应的轨道进行运行，在保证机器人能够在遇到的障碍物进行绕行的同时，尽可能的保证对原本监控区域最大化的监控，这种方法帮助机器人在执行巡查和监测任务时，更加智能地选择路径、避开障碍物，以快速、安全地完成任务，并最大程度地覆盖监控区域，具有提高工作效率、降低风险的功能；

35、(2)本发明，当避障监测率较低时则生成监测异常信号，将监测异常信号与障碍监测范围同时进行输出，以提醒相关人员对应范围内存在监测异常的情况，有利于相关人员及时进行处理，提高工作效率。

技术特征：

1.一种机器人自适应轨道规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种机器人自适应轨道规划方法，其特征在于，获得两个路径标定点的具体方式为：

3.根据权利要求2所述的一种机器人自适应轨道规划方法，其特征在于，获得障碍监测范围的具体方式为：

4.根据权利要求3所述的一种机器人自适应轨道规划方法，其特征在于，获得各个绕行路线分别对应的交叉范围，具体方式为：

5.根据权利要求4所述的一种机器人自适应轨道规划方法，其特征在于，获得各个绕行路线分别对应的路线长度的具体方式为；

6.根据权利要求5所述的一种机器人自适应轨道规划方法，其特征在于，根据目标路线的线型，计算获得目标路线的路线长的具体方式为：

7.根据权利要求6所述的一种机器人自适应轨道规划方法，其特征在于，距离计算公式具体为：

8.根据权利要求7所述的一种机器人自适应轨道规划方法，其特征在于，生成推荐路线，具体方式为：

9.根据权利要求1所述的一种机器人自适应轨道规划方法，其特征在于，获得两个边界点之间的距离l的具体方式为：

技术总结本发明公开了一种机器人自适应轨道规划方法，涉及机器人技术领域，包括步骤一：通过机器人搭载的传感器识别初始路径上的障碍物；步骤二：利用路径规划系统生成多条绕行路线；通过机器人搭载的传感器识别初始路径上的障碍物，根据各个绕行路线分别对应的交叉范围和各个绕行路线分别对应的路线长度，获得各个绕行路线分别对应的推荐系数，根据推荐系数生成推荐路线，将推荐路线输出至控制模块，使得机器人根据推荐路线对应的轨道进行运行，在保证机器人能够在遇到的障碍物进行绕行的同时，尽可能的保证对原本监控区域最大化的监控，这种方法帮助机器人在执行巡查和监测任务时，更加智能地选择路径。技术研发人员：商晓波,杨正球,商卓成,尹心瑜受保护的技术使用者：安徽鸿路钢结构（集团）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4