CN110631587A - 一种自动归位椅复合路径规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于自动归位椅领域，具体涉及一种自动归位椅复合路径规划方法，包括：步骤1）上位机向下发送一组站点数据；步骤2）接收器收到站点后，对站点进行分类，遍历所有站点；步骤3）直线生成器接受到一个站点时，计算其与上一个站点的方向角和距离；步骤4.1）曲线生成器接受到一个站点时，根据该站点以及与该站点邻近的上下站点的关系计算出该站点转弯时的圆弧及该圆弧的弧度，然后调用直线生成器生成上一站点到转弯起点的直线点；步骤4.2）利用曲线生成器生成转弯起点到转弯终点的圆弧点。本发明将曲线模式与直线模式相结合，在保证安全性的情况下，部分站点采用曲线模式，使运输更加合理、高效。

Description

一种自动归位椅复合路径规划方法
技术领域
本发明属于自动归位椅领域，具体涉及一种自动归位椅复合路径规划方法。
背景技术
自动引导的凳子或者椅子简称自动归位椅，已经成为现代化商业进步与生活中越来越受关注的一部分。现有的商业自动归位椅领域中，路径规划一般按拐弯点处直弯或弧弯，分为两种模式：(1)直线模式，(2)曲线模式。在直线模式下，所有路径都由直线构成，拐弯点处都是给定夹角的直弯。这样的路径能够保证自动归位椅在运行过程中的安全性，但是在每个拐弯点处自动归位椅都会经过减速、停止、自转、加速等一系列过程，这使得运输效率下降。曲线模式下，拐弯点处自动归位椅会沿着弧线直接过弯，提高了运输效率，然而需要足够的空间来保证安全性。现假设在一个任务路径中，转弯空间大的弯可以使用弧角过弯来提高效率，而转弯空间较小的，为了保证安全性，建议使用直弯，这样的路径在保证了安全性的前提下，更加合理高效。对于该情况目前只能依靠路径拼接来实现。因此，现有的技术需要改进。
现有路径规划方法存在的问题：
一、现有的技术模式单一，无法将两种模式并存。
二、现有的直弯模式，效率低下。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种自动归位椅复合路径规划方法的技术方案。
所述的一种自动归位椅复合路径规划方法，其特征在于包括：
步骤1)上位机向下发送一组站点数据，站点数据包括该站点的站点位姿、直弯/弧弯、转弯半径、前进/后退；
步骤2)接收器收到站点后，按照直弯/弧弯对站点进行分类，遍历所有站点，分别下发给直线生成器和曲线生成器；
步骤3)直线生成器接受到一个站点时，计算其与上一个站点的方向角和距离，接着判断上一个站点的类型，若是直弯，则距离为该站点到上一站点的直线距离；若是弧弯，则距离为该站点到上一站点的直线距离减去上一段路径的长度，利用所获得的方向角和距离，进行二次线性插值，生成直线段路径；
步骤4.1)曲线生成器接受到一个站点时，根据该站点以及与该站点邻近的上下站点的关系计算出该站点转弯时的圆弧及该圆弧的弧度，再根据圆心角算出上一站点到转弯起点的距离，然后调用直线生成器生成上一站点到转弯起点的直线点；
步骤4.2)利用曲线生成器生成转弯起点到转弯终点的圆弧点；
步骤4.3)调用直线生成器生成转弯终点到下一站点的直线点。
所述的一种自动归位椅复合路径规划方法，其特征在于所述步骤4.1)中，调用直线生成器生成上一站点到转弯起点的直线点之前先判断上一站点的类型是直弯还是弧弯，若是直弯，则上一站点到转弯起点的距离就是上一站点到转弯起点的直线距离；若是弧弯，则上一站点到转弯起点的距离是上一站点到转弯起点的直线距离减去上一段路径的长度。
所述的一种自动归位椅复合路径规划方法，其特征在于所述步骤4.2)中，利用曲线生成器生成转弯起点到转弯终点的圆弧点时，先要判断圆弧的方向，计算角分辨率，最后将圆弧的弧度、圆弧的方向、圆弧的直径及角分辨率传入曲线生成器，进而生成相应的圆弧点。
本发明的有益效果是：本发明将曲线模式与直线模式相结合，在保证安全性的情况下，部分站点采用曲线模式，使运输更加合理、高效。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的曲线发生器生成路径示意图；
图3为本发明的复合路径规划示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种自动归位椅复合路径规划方法，包括：
步骤1)上位机向下发送一组站点数据，站点数据包括该站点的站点位姿、直弯/弧弯、转弯半径、前进/后退，如{[(x,y,theta),Straight,0.0,Forward],[(x,y,theta),Curve,1.0,Forward],[(x,y,theta),Curve,0.6,Backward]...}；
步骤2)接收器收到站点后，进行分类，计算直弯点为num_s，弧弯点为num_c，遍历所有站点，分别下发给直线生成器和曲线生成器；
步骤3)若直线生成器接受到一个站点，计算其与上一个站点的方向角ori和距离dist(若该点为第一个点，则上一个点为自动归位椅的初始位置)。接着判断上一个点的类型，若是直弯，则距离为dist＝dist直线；若是弧弯，则距离为dist＝dist直线-dist_previous，其中dist直线为该站点到上一站点的直线距离，dist_previous为上一段路径的长度。利用该ori和dist，进行二次线性插值，生成直线段路径；
步骤4.1)曲线生成器接受到一个站点时，根据该站点以及与该站点邻近的上下站点的关系计算出该站点转弯时的圆弧及该圆弧的弧度，再根据圆心角算出上一站点到转弯起点的距离，然后调用直线生成器生成上一站点到转弯起点的直线点；
步骤4.2)利用曲线生成器生成转弯起点到转弯终点的圆弧点；
步骤4.3)调用直线生成器生成转弯终点到下一站点的直线点；
在步骤4.1)中，调用直线生成器生成上一站点到转弯起点的直线点之前先判断上一站点的类型是直弯还是弧弯，若是直弯，则上一站点到转弯起点的距离就是上一站点到转弯起点的直线距离；若是弧弯，则上一站点到转弯起点的距离是上一站点到转弯起点的直线距离减去上一段路径的长度。
在步骤4.2)中，利用曲线生成器生成转弯起点到转弯终点的圆弧点时，先要判断圆弧的方向，计算角分辨率，最后将圆弧的弧度、圆弧的方向、圆弧的直径及角分辨率传入曲线生成器，进而生成相应的圆弧点。
下面借具体实施例对步骤4)进行说明：
如图2所示，曲线生成器接受到一个站点b，且站点b的属性为{(5.0,5.0,0.0),Curve,1.0,Forward}，a为上一站点，e为转弯起点，d为转弯终点，c为下一站点，用公式(1)计算夹角α，
Figure BDA0002216492380000051
其中A为站点a和b的距离，B为站点b到c的距离，C为站点a到c的距离。因此，圆心角β＝π-α。用公式(2)计算eb的长度，
其中转弯半径r＝1.0m。因此ae的长度为lae＝A-leb。
(4.1)有了ae段的距离，计算ae段的方向角，就可以调用直线生成器生成ae段的直线点。当然，这里先要进行判断上一点的类型是否为弯直，如果是，则传入直线生成器的距离为lae-lprevious，其中lprevious为上一段路径的长度。
(4.2)接着用两个向量的叉乘
Figure BDA0002216492380000053
来判断圆弧的方向sign。计算角分辨率为
Figure BDA0002216492380000054
其中resglobal为提前设定的路径点分辨率，一般设为0.05m。最后将β，sign，r和res传入曲线生成器生成相应的圆弧点。
最后将当前leb的长度保存为lprevious,在此b点到d点的距离与leb相等，这就相当于把b点到d点的距离保存成lprevious。
最终复合路径规划出的示意路径如图3所示。
上述的曲线生成器、直线生成器均为公知技术。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种自动归位椅复合路径规划方法，其特征在于包括：
步骤1）上位机向下发送一组站点数据，站点数据包括该站点的站点位姿、直弯/弧弯、转弯半径、前进/后退；
步骤2）接收器收到站点后，按照直弯/弧弯对站点进行分类，遍历所有站点，分别下发给直线生成器和曲线生成器；
步骤3）直线生成器接受到一个站点时，计算其与上一个站点的方向角和距离，接着判断上一个站点的类型，若是直弯，则距离为该站点到上一站点的直线距离；若是弧弯，则距离为该站点到上一站点的直线距离减去上一段路径的长度，利用所获得的方向角和距离，进行二次线性插值，生成直线段路径；
步骤4.1）曲线生成器接受到一个站点时，根据该站点以及与该站点邻近的上下站点的关系计算出该站点转弯时的圆弧及该圆弧的弧度，再根据圆心角算出上一站点到转弯起点的距离，然后调用直线生成器生成上一站点到转弯起点的直线点；
步骤4.2）利用曲线生成器生成转弯起点到转弯终点的圆弧点；
步骤4.3）调用直线生成器生成转弯终点到下一站点的直线点。
2.根据权利要求1所述的一种自动归位椅复合路径规划方法，其特征在于所述步骤4.1）中，调用直线生成器生成上一站点到转弯起点的直线点之前先判断上一站点的类型是直弯还是弧弯，若是直弯，则上一站点到转弯起点的距离就是上一站点到转弯起点的直线距离；若是弧弯，则上一站点到转弯起点的距离是上一站点到转弯起点的直线距离减去上一段路径的长度。
3.根据权利要求1所述的一种自动归位椅复合路径规划方法，其特征在于所述步骤4.2）中，利用曲线生成器生成转弯起点到转弯终点的圆弧点时，先要判断圆弧的方向，计算角分辨率，最后将圆弧的弧度、圆弧的方向、圆弧的直径及角分辨率传入曲线生成器，进而生成相应的圆弧点。
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