本發(fā)明屬于機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)器人自主導(dǎo)航方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的快速發(fā)展，很多場合均采用機(jī)器人協(xié)助或代替人工完成很多枯燥、繁瑣和危險(xiǎn)的工作。在機(jī)器人工作時(shí)，需要機(jī)器人按照正確的軌跡運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，從而完成指定的工作。由于目前自主導(dǎo)航的機(jī)器人(如自主巡檢機(jī)器人、自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人等)在工作環(huán)境中幾乎都存在有一定的敏感區(qū)域，例如：危險(xiǎn)的設(shè)備、溝渠等，如果機(jī)器人要完全自動(dòng)移動(dòng)并避開這些危險(xiǎn)區(qū)域，則往往需要裝備大量高精度的傳感器。這樣機(jī)器人在進(jìn)行自主導(dǎo)航時(shí)便可以先根據(jù)地圖信息規(guī)劃全局路徑，然后再根據(jù)高精度傳感器檢測到的障礙物信息規(guī)劃局部行走路徑，以避開敏感區(qū)域。然而，機(jī)器人采用的這種自主導(dǎo)航方式對傳感器的要求較高，增加了機(jī)器人的成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，并且算法復(fù)雜，計(jì)算量大，容易出錯(cuò)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種機(jī)器人自主導(dǎo)航方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人采用的自主導(dǎo)航方式對傳感器的要求較高，增加了機(jī)器人的成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，并且算法復(fù)雜，計(jì)算量大，容易出錯(cuò)的問題。

本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種機(jī)器人自主導(dǎo)航方法，包括：

預(yù)先為導(dǎo)航空間制定虛擬路徑，所述虛擬路徑由坐標(biāo)點(diǎn)及坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)點(diǎn)之間的連接關(guān)系組成；

獲取機(jī)器人在所述導(dǎo)航空間中的初始位置和目的地位置，并根據(jù)所述初始位置和所述目的地位置，確定所述機(jī)器人對應(yīng)在所述虛擬路徑中的初始坐標(biāo)點(diǎn)和目的地坐標(biāo)點(diǎn)；

采用路徑規(guī)劃算法計(jì)算出在所述虛擬路徑中從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)的最短路徑；

根據(jù)所述最短路徑引導(dǎo)所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

在本發(fā)明實(shí)施例所述的機(jī)器人自主導(dǎo)航方法中，所述最短路徑包括從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)過程中的所有坐標(biāo)點(diǎn)以及所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

在本發(fā)明實(shí)施例所述的機(jī)器人自主導(dǎo)航方法中，所述根據(jù)所述最短路徑引導(dǎo)所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)具體包括：

從所述最短路徑中順序取出坐標(biāo)點(diǎn)作為單次導(dǎo)航目的地；

判斷所述機(jī)器人是否達(dá)到所述單次導(dǎo)航目的地；

若所述機(jī)器人到達(dá)所述單次導(dǎo)航目的地，則判斷所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)是否取完；

若所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)未取完，則返回從所述最短路徑中順序取出坐標(biāo)點(diǎn)作為單次導(dǎo)航目的地的步驟；若所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)取完，則所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

在本發(fā)明實(shí)施例所述的機(jī)器人自主導(dǎo)航方法中，所述判斷所述機(jī)器人是否達(dá)到所述單次導(dǎo)航目的地之前還包括：

判斷所述機(jī)器人的當(dāng)前位置是否處于所述最短路徑上；

若所述當(dāng)前位置不在所述虛擬路徑上，則根據(jù)所述當(dāng)前位置確定所述機(jī)器人的當(dāng)前位置偏離所述最短路徑的距離；

根據(jù)當(dāng)前位置所述偏離所述最短路徑的距離引導(dǎo)所述機(jī)器人保持在所述最短路徑上。

在本發(fā)明實(shí)施例所述的機(jī)器人自主導(dǎo)航方法中，所述根據(jù)所述當(dāng)前位置偏 離所述最短路徑的距離引導(dǎo)所述機(jī)器人保持在所述最短路徑上具體包括：

將所述當(dāng)前位置偏離所述最短路徑的距離作為偏差，通過pid算法計(jì)算得出機(jī)器人y軸方向的速度分量，并根據(jù)所述y軸方向的速度分量對所述機(jī)器人的速度進(jìn)行調(diào)整，所述y軸方向與所述機(jī)器人當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向垂直并指向所述最短路徑。

本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括：

虛擬路徑設(shè)置模塊，用于預(yù)先為導(dǎo)航空間制定虛擬路徑，所述虛擬路徑由坐標(biāo)點(diǎn)及坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)點(diǎn)之間的連接關(guān)系組成；

定位匹配模塊，用于獲取機(jī)器人在所述導(dǎo)航空間中的初始位置和目的地位置，并根據(jù)所述初始位置和所述目的地位置，確定所述機(jī)器人對應(yīng)在所述虛擬路徑中的初始坐標(biāo)點(diǎn)和目的地坐標(biāo)點(diǎn)；

路徑規(guī)劃模塊，用于采用路徑規(guī)劃算法計(jì)算出在所述虛擬路徑中從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)的最短路徑；

導(dǎo)航控制模塊，用于根據(jù)所述最短路徑引導(dǎo)所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的所述的機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)中，所述最短路徑包括從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)過程中的所有坐標(biāo)點(diǎn)以及所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的所述的機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)中，所述導(dǎo)航控制模塊具體包括：

單次導(dǎo)航目的地設(shè)置單元，用于從所述最短路徑中順序取出坐標(biāo)點(diǎn)作為單次導(dǎo)航目的地；

第一判斷單元，用于判斷所述機(jī)器人是否達(dá)到所述單次導(dǎo)航目的地；

第二判斷單元，用于若所述機(jī)器人到達(dá)所述單次導(dǎo)航目的地，則判斷所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)是否取完，若所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)未取完，則使所述單次導(dǎo)航目的地設(shè)置單元繼續(xù)從所述最短路徑中順序取出坐標(biāo)點(diǎn)作為單次導(dǎo)航 目的地的；若所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)取完，則所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的所述的機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)中，所述導(dǎo)航控制模塊還包括：

第三判斷單元，用于判斷所述機(jī)器人的當(dāng)前位置是否處于所述最短路徑上；

計(jì)算單元，用于若所述當(dāng)前位置不在所述虛擬路徑上，則根據(jù)所述當(dāng)前位置確定所述機(jī)器人的當(dāng)前位置偏離所述最短路徑的距離；

調(diào)整單元，用于根據(jù)當(dāng)前位置所述偏離所述最短路徑的距離引導(dǎo)所述機(jī)器人保持在所述最短路徑上。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的所述的機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)中，所述調(diào)整單元具體用于：

將所述當(dāng)前位置偏離所述最短路徑的距離作為偏差，通過pid算法計(jì)算得出機(jī)器人y軸方向的速度分量，并根據(jù)所述y軸方向的速度分量對所述機(jī)器人的速度進(jìn)行調(diào)整，所述y軸方向與所述機(jī)器人當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向垂直并指向所述最短路徑。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人自主導(dǎo)航方法及系統(tǒng)具有以下有益效果：

本發(fā)明實(shí)施例由于預(yù)先為導(dǎo)航空間制定虛擬路徑，所述虛擬路徑由坐標(biāo)點(diǎn)及坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)點(diǎn)之間的連接關(guān)系組成；然后獲取機(jī)器人在所述導(dǎo)航空間中的初始位置和目的地位置，并根據(jù)所述初始位置和所述目的地位置，確定所述機(jī)器人對應(yīng)在所述虛擬路徑中的初始坐標(biāo)點(diǎn)和目的地坐標(biāo)點(diǎn)；采用路徑規(guī)劃算法計(jì)算出在所述虛擬路徑中從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)的最短路徑；最后，根據(jù)所述最短路徑引導(dǎo)所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)，從而不需要借助高精度的傳感器即可使機(jī)器人順利的達(dá)到導(dǎo)航目的地，降低了機(jī)器人的成本，并且減小了機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的復(fù)雜度和導(dǎo)航過程中的計(jì)算量，提高了機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人自主導(dǎo)航方法的具體實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖2是圖1所示實(shí)施例中s104的具體實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖3是圖1所示實(shí)施例中s104的另一具體實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖4是機(jī)器人速度合成示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人自主導(dǎo)航方法的具體實(shí)現(xiàn)流程圖。參見圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人自主導(dǎo)航方法包括：

在s101中，預(yù)先為導(dǎo)航空間制定虛擬路徑，所述虛擬路徑由坐標(biāo)點(diǎn)及坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)點(diǎn)之間的連接關(guān)系組成。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述虛擬路徑為用戶預(yù)先根據(jù)導(dǎo)航空間的環(huán)境指定的路徑，由導(dǎo)航空間中一系列的坐標(biāo)點(diǎn)及坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)點(diǎn)之間的連接關(guān)系組成，機(jī)器人可以在所述虛擬路徑上自主運(yùn)動(dòng)，并且所述虛擬路徑在實(shí)際環(huán)境中并不可見，而是以地圖的形式存儲(chǔ)在所述機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)中。

在s102中，獲取機(jī)器人在所述導(dǎo)航空間中的初始位置和目的地位置，并根據(jù)所述初始位置和所述目的地位置，確定所述機(jī)器人對應(yīng)在所述虛擬路徑中的初始坐標(biāo)點(diǎn)和目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)均對應(yīng)有唯一的經(jīng)緯度，當(dāng)需要使機(jī)器人進(jìn)行自主導(dǎo)航時(shí)，首先設(shè)置機(jī)器人的目的地位置，由用戶輸入設(shè)置的目的地地址，然后由機(jī)器人內(nèi)部的定位裝置自動(dòng)獲取當(dāng)前位置的經(jīng)緯度和所述目的地地 址所對應(yīng)的經(jīng)緯度，并將所述當(dāng)前位置的經(jīng)緯度和目的地位置的經(jīng)緯度與所述虛擬路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度相匹配，以找出所述虛擬路經(jīng)中離所述機(jī)器人的當(dāng)前位置最近的坐標(biāo)點(diǎn)和離所述目的地位置最近的坐標(biāo)點(diǎn)，這兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)即分別為機(jī)器人在所述虛擬路徑上的初始坐標(biāo)點(diǎn)和目的地坐標(biāo)點(diǎn)。需要說明的是，用戶在設(shè)置機(jī)器人的目的地時(shí)，需要保證機(jī)器人的初始位置和目的地位置均在所述虛擬路徑附近。

在s103中，采用路徑規(guī)劃算法計(jì)算出在所述虛擬路徑中從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)的最短路徑。

在本實(shí)施例中，所述路徑規(guī)劃算法為a*算法或者迪杰斯特拉算法，所述最短路徑包括從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)過程中的所有坐標(biāo)點(diǎn)以及所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

在s104中，根據(jù)所述最短路徑引導(dǎo)所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

作為一具體實(shí)現(xiàn)示例，圖2示出了s104的具體實(shí)現(xiàn)流程，參見圖2所示，s104的具體實(shí)現(xiàn)流程詳述如下：

在s201中，從所述最短路徑中順序取出坐標(biāo)點(diǎn)作為單次導(dǎo)航目的地；

在s202中，判斷所述機(jī)器人是否達(dá)到所述單次導(dǎo)航目的地；

在s203中，若所述機(jī)器人到達(dá)所述單次導(dǎo)航目的地，則判斷所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)是否取完；

在s204-1中，若所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)未取完，則返回從所述最短路徑中順序取出坐標(biāo)點(diǎn)作為單次導(dǎo)航目的地的步驟；

在s204-2中，若所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)取完，則所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

作為另一實(shí)現(xiàn)實(shí)例，圖3示出了s104的另一具體實(shí)現(xiàn)流程，參見圖3所示，本實(shí)施例相對于上一實(shí)現(xiàn)示例，s104的具體實(shí)現(xiàn)流程，在判斷所述機(jī)器人是否達(dá)到所述單次導(dǎo)航目的地之前還包括：

在s302中，判斷所述機(jī)器人的當(dāng)前位置是否處于所述最短路徑上；

在s303中，若所述當(dāng)前位置不在所述虛擬路徑上，則根據(jù)所述當(dāng)前位置確定所述機(jī)器人的當(dāng)前位置偏離所述最短路徑的距離；

在s304中，根據(jù)當(dāng)前位置所述偏離所述最短路徑的距離引導(dǎo)所述機(jī)器人保持在所述最短路徑上。

在本實(shí)現(xiàn)示例中，s304具體包括：將所述當(dāng)前位置偏離所述最短路徑的距離作為偏差，通過pid算法計(jì)算得出機(jī)器人y軸方向的速度分量，并根據(jù)所述y軸方向的速度分量對所述機(jī)器人的速度進(jìn)行調(diào)整，以使所述機(jī)器人保持在所述最短路徑左右的極小范圍內(nèi)，所述y軸方向與所述機(jī)器人當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向(即圖4中的x軸方向)垂直并指向所述最短路徑，調(diào)整后的合成速度由x軸方向和y軸方向的速度分量共同合成，具體可參見圖4所示。

需要說明的是，本實(shí)現(xiàn)示例中的步驟s301、步驟s305～s308分別與圖2所示實(shí)現(xiàn)示例中的步驟s201～s204-2相同，因此，在此不再累述。

以上可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人自主導(dǎo)航方法，由于預(yù)先為導(dǎo)航空間制定虛擬路徑，所述虛擬路徑由坐標(biāo)點(diǎn)及坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)點(diǎn)之間的連接關(guān)系組成；然后獲取機(jī)器人在所述導(dǎo)航空間中的初始位置和目的地位置，并根據(jù)所述初始位置和所述目的地位置，確定所述機(jī)器人對應(yīng)在所述虛擬路徑中的初始坐標(biāo)點(diǎn)和目的地坐標(biāo)點(diǎn)；采用路徑規(guī)劃算法計(jì)算出在所述虛擬路徑中從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)的最短路徑；最后根據(jù)所述最短路徑引導(dǎo)所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)，從而不需要借助高精度的傳感器即可使機(jī)器人順利的達(dá)到導(dǎo)航目的地，降低了機(jī)器人的成本，并且減小了機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的復(fù)雜度和導(dǎo)航過程中的計(jì)算量，提高了機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)用于運(yùn)行圖1～圖3所示實(shí)施例提供的方法。為了便于說明僅僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。

參見圖5所示，本實(shí)施例包括一種機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括：

虛擬路徑設(shè)置模塊1，用于預(yù)先為導(dǎo)航空間制定虛擬路徑，所述虛擬路徑由坐標(biāo)點(diǎn)及坐標(biāo)點(diǎn)與坐標(biāo)點(diǎn)之間的連接關(guān)系組成；

定位匹配模塊2，用于獲取機(jī)器人在所述導(dǎo)航空間中的初始位置和目的地位置，并根據(jù)所述初始位置和所述目的地位置，確定所述機(jī)器人對應(yīng)在所述虛擬路徑中的初始坐標(biāo)點(diǎn)和目的地坐標(biāo)點(diǎn)；

路徑規(guī)劃模塊3，用于采用路徑規(guī)劃算法計(jì)算出在所述虛擬路徑中從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)的最短路徑；

導(dǎo)航控制模塊4，用于根據(jù)所述最短路徑引導(dǎo)所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

可選的，所述最短路徑包括從所述初始坐標(biāo)點(diǎn)到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)過程中的所有坐標(biāo)點(diǎn)以及所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)。

可選的，所述導(dǎo)航控制模塊4具體包括：

單次導(dǎo)航目的地設(shè)置單元41，用于從所述最短路徑中順序取出坐標(biāo)點(diǎn)作為單次導(dǎo)航目的地；

第一判斷單元42，用于判斷所述機(jī)器人是否達(dá)到所述單次導(dǎo)航目的地；

第二判斷單元43，用于若所述機(jī)器人到達(dá)所述單次導(dǎo)航目的地，則判斷所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)是否取完，若所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)取完，則所述機(jī)器人到達(dá)所述目的地坐標(biāo)點(diǎn)；若所述最短路徑中的坐標(biāo)點(diǎn)未取完，則使所述單次導(dǎo)航目的地設(shè)置單元41繼續(xù)從所述最短路徑中順序取出坐標(biāo)點(diǎn)作為單次導(dǎo)航目的地的。

可選的，所述導(dǎo)航控制模塊4還包括：

第三判斷單元44，用于判斷所述機(jī)器人的當(dāng)前位置是否處于所述最短路徑上；

計(jì)算單元45，用于若所述當(dāng)前位置不在所述虛擬路徑上，則根據(jù)所述當(dāng)前位置確定所述機(jī)器人的當(dāng)前位置偏離所述最短路徑的距離；

調(diào)整單元46，用于根據(jù)當(dāng)前位置所述偏離所述最短路徑的距離引導(dǎo)所述機(jī) 器人保持在所述最短路徑上。

可選的，所述調(diào)整單元46具體用于：

將所述當(dāng)前位置偏離所述最短路徑的距離作為偏差，通過pid算法計(jì)算得出機(jī)器人y軸方向的速度分量，并根據(jù)所述y軸方向的速度分量對所述機(jī)器人的速度進(jìn)行調(diào)整，所述y軸方向與所述機(jī)器人當(dāng)前運(yùn)動(dòng)方向垂直并指向所述最短路徑。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述系統(tǒng)中各個(gè)模塊，由于與本發(fā)明方法實(shí)施例基于同一構(gòu)思，其帶來的技術(shù)效果與本發(fā)明方法實(shí)施例相同，具體內(nèi)容可參見本發(fā)明方法實(shí)施例中的敘述，此處不再贅述。

因此，可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)，同樣不需要借助高精度的傳感器即可使機(jī)器人順利的達(dá)到導(dǎo)航目的地，降低了機(jī)器人的成本，并且減小了機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的復(fù)雜度和導(dǎo)航過程中的計(jì)算量，提高了機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。