CN111515953B - 路径规划方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种路径规划方法、装置及电子设备，包括：确定待规划路径的机器人的起始位姿和终止位姿；根据预先建立的工作空间模型、起始位姿和终止位姿确定机器人的初始无碰撞路径；其中，初始无碰撞路径包括至少一个中间路点，工作空间模型为用于表征机器人工作环境的3D模型；对每个中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。本发明可以提高路径的部署效率，增加生成路径的流畅性，减少机器人与障碍物的碰撞。

Description

路径规划方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及机器人路径规划技术领域，尤其是涉及一种路径规划方法、装置及电子设备。

背景技术

在诸如上下料、拆码垛、焊接等工业场景中，通常采用工业机器人代替人工来降低成本和加快效率。而目前大多数工业机器人运动依赖示教方法即通过工程师操作机器人示教器给定起止点和中间点生成运动路径，从而会导致部署效率较低，对于障碍物较多的场景，机器人在运动时容易发生碰撞，示教较为困难。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种路径规划方法、装置及电子设备，以提高了路径的部署效率，增加了生成路径的流畅性，减少机器人与障碍物的碰撞。

第一方面，本发明实施例提供了一种路径规划方法，包括：确定待规划路径的机器人的起始位姿和终止位姿；根据预先建立的工作空间模型、起始位姿和终止位姿确定机器人的初始无碰撞路径；其中，初始无碰撞路径包括至少一个中间路点，工作空间模型为用于表征机器人工作环境的3D模型；对每个中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

在一种实施方式中，对每个中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径的步骤，包括：按照预设顺序对每个中间路点执行曲线拟合操作；其中，曲线拟合操作包括：对中间路点所在的转弯区进行曲线拟合，并确定拟合后的转弯区路径；根据拟合后的转弯区路径执行碰撞检测操作；其中，碰撞检测操作包括：检测机器人沿拟合后的转弯区路径运动时是否会与工作环境中的障碍物发生碰撞；如果发生碰撞，对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

在一种实施方式中，对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径的步骤，包括：将发生碰撞的中间路点沿预设方向移动预设距离，得到新的中间路点；根据新的中间路点重复执行曲线拟合操作和碰撞检测操作，直至机器人在新的中间路点不发生碰撞；根据新的中间路点确定修正后的无碰撞路径。

在一种实施方式中，按照预设顺序对每个中间路点执行曲线拟合操作的步骤，包括：按照预设顺序确定中间路点转弯区的控制点的坐标；其中，控制点为以当前中间路点为原点，第一预设值为半径的圆与前一路点到当前中间路点路径以及当前中间路点到下一路点路径的相交点；根据控制点和Rational Bezier曲线拟合得到每个中间路点的拟合后的转弯区路径。

在一种实施方式中，碰撞检测操作还包括：检测机器人沿前一路点到中间路点路径以及中间路点到下一路点路径运动时是否会与工作环境中的障碍物发生碰撞，如果发生碰撞，对发生碰撞的路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

在一种实施方式中，上述方法还包括：将修正后的无碰撞路径发送至机器人，以使机器人沿无碰撞路径运动。

第二方面，本发明实施例提供了一种路径规划装置，包括：位姿确定模块，用于确定待规划路径的机器人的起始位姿和终止位姿；初始路径确定模块，用于根据预先建立的工作空间模型、起始位姿和终止位姿确定机器人的初始无碰撞路径；其中，初始无碰撞路径包括至少一个中间路点，工作空间模型为用于表征机器人工作环境的3D模型；路径修正模块，用于对每个中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

在一种实施方式中，路径修正模块还用于按照预设顺序对每个中间路点执行曲线拟合操作；其中，曲线拟合操作包括：对中间路点所在的转弯区进行曲线拟合，并确定拟合后的转弯区路径；根据拟合后的转弯区路径执行碰撞检测操作；其中，碰撞检测操作包括：检测机器人沿拟合后的转弯区路径运动时是否会与工作环境中的障碍物发生碰撞；如果发生碰撞，对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现上述第一方面提供的任一项的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面提供的任一项的方法的步骤。

本发明实施例提供的上述路径规划方法、装置及电子设备，首先能够确定待规划路径的机器人的起始位姿和终止位姿；然后根据预先建立的工作空间模型(用于表征机器人工作环境的3D模型)、起始位姿和终止位姿确定机器人的初始无碰撞路径(初始无碰撞路径包括至少一个中间路点)；最后对每个中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。上述方法能够根据预先建立的工作空间模型以及机器人的起始位姿和终止位姿，自动生成机器人的无碰撞路径，从而提高路径的部署效率；同时，可以对初始无碰撞路径的中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，从而得到更加流畅的路径，减少机器人与障碍物的碰撞。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种路径规划方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种初始无碰撞路径示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种初始无碰撞路径示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种路径规划方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种路径规划装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，大多数工业机器人运动需要人操纵机器人示教起止点和中间点，部署效率较低；对于障碍物较多的场景，示教较为困难；而且示教方法所产生的路径相对固定，对于起始点和终止点不断变化的应用场景适应性较差。基于此，本发明实施例提供的一种路径规划方法、装置及电子设备，可以提高路径的部署效率，增加生成路径的流畅性，减少机器人与障碍物的碰撞。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种路径规划方法进行详细介绍，参见图1所示的一种路径规划方法的流程示意图，该方法可以由电子设备执行，主要包括以下步骤S102至步骤S106：

步骤S102：确定待规划路径的机器人的起始位姿和终止位姿。

机器人位姿指一组相互独立的参数集，它能完全确定机器人上所有的点在工作空间中的位置，这些参数可以用来完整描述机器人在工作空中的状态。具体的，可以根据待规划路径的机器人的起始点和终止点位置，计算出对应的机器人起始位姿和终止位姿。

步骤S104：根据预先建立的工作空间模型、起始位姿和终止位姿确定机器人的初始无碰撞路径。

其中，初始无碰撞路径包括至少一个中间路点，工作空间模型为用于表征机器人工作环境的3D模型。在一种实施方式中，可以预先绘制机器人及其工作空间中障碍物的3D模型，组成机器人工作环境3D模型(即工作空间模型)，然后将起始位姿和终止位姿输入运动规划算法，诸如快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Trees，RRT)、Bi-RRT、随机路标图(Probabilistic Roadmaps，PRM)等经典运动规划算法，结合机器人工作环境3D模型，利用碰撞检测算法库，得到一段初始无碰撞路径，该路径包含起始路点、中间路点以及终止路点，其中起始路点和终止路点即为机器人的起始位姿和终止位姿。

步骤S106：对每个中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

考虑到由于工业机器人在实际运动过程中不会精确经过给定的中间路点，而是为了机器人能够连续运动而在中间路点附近产生一个转弯区，示教或者单独的运动规划算法无法得知转弯区机器人的碰撞情况，除非使机器人在每个中间点处停止，但这样会导致机器人运动速度大幅度下降。因此，本实施例中可以通过曲线拟合来模拟机器人在转弯区的运动，然后通过碰撞检测算法来检查机器人是否在转弯区发生碰撞，并对在转弯区发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径，以此使机器人能够在避障的同时流畅、快速地从起始点运动到终止点。

本发明实施例提供的上述路径规划方法能够根据预先建立的工作空间模型以及机器人的起始位姿和终止位姿，自动生成机器人的无碰撞路径，从而提高路径的部署效率；同时，可以对初始无碰撞路径的中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，从而得到更加流畅的路径，减少机器人与障碍物的碰撞。

为了便于理解，对于上述步骤S106可以按照以下步骤(1)至步骤(3)来执行：

步骤(1)：按照预设顺序对每个中间路点执行曲线拟合操作。

其中，曲线拟合操作包括：对中间路点所在的转弯区进行曲线拟合，并确定拟合后的转弯区路径。在一种实施方式中，上述曲线拟合操作还可以包括：按照预设顺序确定中间路点转弯区的控制点的坐标；其中，控制点为以当前中间路点为原点，第一预设值为半径的圆与前一路点到当前中间路点路径以及当前中间路点到下一路点路径的相交点；根据控制点和Rational Bezier曲线拟合得到每个中间路点的拟合后的转弯区路径。

在一种实施方式中，以二自由度平面机器人为例，采用Rational Bezier曲线拟合真实机器人的拐弯区路径，得到参见图2所示的一种初始无碰撞路径示意图，根据运动规划算法输出的初始无碰撞路径为ABCD，其中A为起始路点，B、C为中间路点，D为终止路点，实直线为无碰撞路径，依次以B、C为原点，选取适合的半径(即第一预设值)，半径的大小可以根据实际机器人的设置进行确定，对应于实际机器人在执行一段路径时路过中间点的转弯区的大小。以中间路点B为例，以B为原点、r为半径画圆，分别交AB、BC于B＇和B＂点(也就是控制点)，则B＇、B和B＂组成转弯区。确定控制点的坐标，并代入二次Rational Bezier曲线拟合方程，二次Rational Bezier曲线拟合方程的表达式如下：

其中，C(u)为曲线方程，

为曲线控制点位置向量，B_i,n(u)为伯恩斯坦多项式，w_i为控制点对应权重，n为次数，这里n＝2。参见图3所示的另一种初始无碰撞路径示意图，B＇、B和B＂为曲线的3个控制点，对应转弯区生成的曲线如图3所示，可以通过调节w_i使拟合曲线更加贴合真实机器人转弯区路径。

步骤(2)：根据拟合后的转弯区路径执行碰撞检测操作。

其中，碰撞检测操作包括：检测机器人沿拟合后的转弯区路径运动时是否会与工作环境中的障碍物发生碰撞。

步骤(3)：如果发生碰撞，对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

在一种实施方式中，如果检测到转弯区路径发生碰撞，可以将发生碰撞的中间路点沿预设方向移动预设距离，得到新的中间路点；然后根据新的中间路点重复执行曲线拟合操作和碰撞检测操作，直至机器人在新的中间路点不发生碰撞；最后根据新的中间路点确定修正后的无碰撞路径。

具体的，可以检测转弯区路径是否会发生碰撞以及相邻的两段直线路径是否会发生碰撞。以上述以图3中的B点为例，利用碰撞检测算法检测AB＇段、拟合曲线段、B＂C段机器人是否和环境中的障碍物发生碰撞，若发生碰撞，则可以通过随机振动的方法对B点进行修正，得到新的中间路点B，具体的，可以使B点朝一个随机方向移动一小段距离(也就是沿预设方向移动预设距离)，使

的方向代表上述随机方向，

为移动距离，

可以根据应用场景的复杂程度进行选取，过大或过小都有可能导致算法执行时间过长。进一步，可以对新的中间路点B重复执行上述曲线拟合操作和碰撞检测操作，直至不发生碰撞，进而得到修正后的无碰撞路径。若没有发生碰撞，则继续对下一个中间路点执行上述相同操作，直至所有中间路点均操作完毕，得到无碰撞路径。

进一步，对于上述碰撞检测操作还包括：检测机器人沿前一路点到中间路点路径以及中间路点到下一路点路径运动时是否会与工作环境中的障碍物发生碰撞，如果发生碰撞，对发生碰撞的路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。也就是利用碰撞检测算法检测图3中AB＇段、拟合曲线段、B＂C段机器人是否和环境中的障碍物发生碰撞，若发生碰撞，则可以通过随机振动的方法对B点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

此外，本发明实施例提供的上述方法还包括：将修正后的无碰撞路径发送至机器人，以使机器人沿无碰撞路径运动。在一种实施方式中，上述方可以在工作环境和机器人的起始点以及终止点已知的条件下，自动生成一段无碰撞路径，该路径由机器人的起始路点、终止路点和中间路点组成。将生成的路径发送给机器人，可以使机器人按照该路径由起始路点无碰撞且连续无停顿地运动到终止路点。

进一步，本发明实施例还提供了另一种路径规划方法的流程示意图，参见图4所示，示意出该方法主要包括以下步骤S402至步骤S410：

步骤S402：建立环境障碍物3D模型和机器人3D模型。本实施例采用型号为IRB6700的ABB六轴机器人。

步骤S404：确定机器人运动的起始点和终止点。在一种实施方式中，可以使用机器人的MOVJ运动指令，即在关节空间进行，利用反解算法计算出起始点和终止点所对应的关节空间坐标。

步骤S406：将起始点关节空间坐标和终止点关节空间坐标输入运动规划算法，得到初始路径。

具体的可以采用RRT-CONNECT算法以及fcl碰撞检测库来对机器人不同位姿状态进行碰撞检测，得到包含多个路点的初始路径。

步骤S408：对初始路径中的中间路点依次拟合转弯区路径并检测碰撞，并通过随机振动的方式确定无碰撞位置。

具体的，可以对中间路点依次执行以下步骤a和步骤b：

步骤a：采用Rational Bezier曲线拟合转弯区路径。

在一种实施方式中，可以采用二次Rational Bezier曲线进行拟合，以ABB机器人为例，ABB机器人的zone值设置为0.15米，对应公式中的w₀＝1、w₁＝0.8、w₂＝1。

步骤b：检测前一个路点到该中间路点路径、转弯区路径和该中间路点到下一个路点路径是否发生碰撞，如果发生碰撞，则随机朝一个方向振动该中间路点，返回步骤a；如果没有发生碰撞，则当前中间路点处理完毕，开始处理下一路点。

步骤S410：得到处理后的无碰撞路径，并将无碰撞路径发送给机器人。机器人可以根据接收到的无碰撞路径按照该路径由起始路点无碰撞且连续无停顿地运动到终止路点。

本发明实施例提供的上述路径规划方法，与现有技术相比不需要对机器人进行手动示教操作，给定起始点和终止点后可以自动生成机器人的无碰撞路径，有效的提高了路径的部署效率；同时，该方法适用于障碍物较多的场景，采用路径规划算法，结合碰撞检测算法能够快速确定无碰撞路径，从而缓解现有技术中障碍物较多时，由于机器人工作空间到关节空间的非线性映射的不直观导致示教困难且容易发生碰撞的问题；此外，相较于传统的示教方法只能使机器人沿已经示教好的路径运动，一旦起始点和终止点发生变化，示教出的路径就不再适用，强行使用很可能会发生碰撞危险，本发明实施例提供的上述方法产生的路径是根据起始点和终止点结合环境障碍物信息动态生成的，因此可适用于起始点、终止点不断变化的任务场景，比如机器人拆码垛场景等；最后，现有技术中采用MOVL和MOVJ指令并不能保证机器人准确经过除起点和终点外的中间点，而是在中间点附近形成一个转弯区，以让机器人连续平滑地继续朝下一个点运动，从而给示教带来了不确定性和碰撞的风险，因此本发明实施例通过曲线拟合来模拟机器人在转弯区的运动，通过碰撞检测算法来检查机器人是否在转弯区碰撞，并通过随机振动的方法对在转弯区发生碰撞的中间路点进行修正，以此让机器人能够在避障的同时流畅、快速地从起始点运动到终止点。

对于前述实施例提供的路径规划方法，本发明实施例还提供了一种路径规划装置，参见图5所示的一种路径规划装置的结构示意图，该装置可以包括以下部分：

位姿确定模块501，用于确定待规划路径的机器人的起始位姿和终止位姿。

初始路径确定模块502，用于根据预先建立的工作空间模型、起始位姿和终止位姿确定机器人的初始无碰撞路径；其中，初始无碰撞路径包括至少一个中间路点，工作空间模型为用于表征机器人工作环境的3D模型。

路径修正模块503，用于对每个中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

本发明实施例提供的上述路径规划装置能够根据预先建立的工作空间模型以及机器人的起始位姿和终止位姿，自动生成机器人的无碰撞路径，从而提高路径的部署效率；同时，可以对初始无碰撞路径的中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，从而得到更加流畅的路径，减少机器人与障碍物的碰撞。

在一种实施方式中，上述路径修正模块503还用于按照预设顺序对每个中间路点执行曲线拟合操作；其中，曲线拟合操作包括：对中间路点所在的转弯区进行曲线拟合，并确定拟合后的转弯区路径；根据拟合后的转弯区路径执行碰撞检测操作；其中，碰撞检测操作包括：检测机器人沿拟合后的转弯区路径运动时是否会与工作环境中的障碍物发生碰撞；如果发生碰撞，对发生碰撞的中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

在一种实施方式中，上述路径修正模块503还用于将发生碰撞的中间路点沿预设方向移动预设距离，得到新的中间路点；根据新的中间路点重复执行曲线拟合操作和碰撞检测操作，直至机器人在新的中间路点不发生碰撞；根据新的中间路点确定修正后的无碰撞路径。

在一种实施方式中，上述路径修正模块503还用于按照预设顺序确定中间路点转弯区的控制点的坐标；其中，控制点为以当前中间路点为原点，第一预设值为半径的圆与前一路点到当前中间路点路径以及当前中间路点到下一路点路径的相交点；根据控制点和Rational Bezier曲线拟合得到每个中间路点的拟合后的转弯区路径。

在一种实施方式中，上述路径修正模块503还用于检测机器人沿前一路点到中间路点路径以及中间路点到下一路点路径运动时是否会与工作环境中的障碍物发生碰撞，如果发生碰撞，对发生碰撞的路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

在一种实施方式中，上述装置还包括发送模块，用于将修正后的无碰撞路径发送至机器人，以使机器人沿无碰撞路径运动。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例还提供了一种电子设备，具体的，该电子设备包括处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时执行如上实施方式的任一项所述的方法。

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备100包括：处理器60，存储器61，总线62和通信接口63，所述处理器60、通信接口63和存储器61通过总线62连接；处理器60用于执行存储器61中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器61可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口63(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线62可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器61用于存储程序，所述处理器60在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器60中，或者由处理器60实现。

处理器60可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器60中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器60可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器61，处理器60读取存储器61中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例所提供的可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种路径规划方法，其特征在于，包括：

确定待规划路径的机器人的起始位姿和终止位姿；

根据预先建立的工作空间模型、所述起始位姿和所述终止位姿确定所述机器人的初始无碰撞路径；其中，所述初始无碰撞路径包括至少一个中间路点，所述工作空间模型为用于表征所述机器人工作环境的3D模型；

对每个所述中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的所述中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径；

所述对每个所述中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的所述中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径的步骤，包括：

按照预设顺序对每个所述中间路点执行曲线拟合操作；其中，所述曲线拟合操作包括：对所述中间路点所在的转弯区进行曲线拟合，并确定拟合后的转弯区路径；

根据所述拟合后的转弯区路径执行碰撞检测操作；其中，所述碰撞检测操作包括：检测所述机器人沿所述拟合后的转弯区路径运动时是否会与所述工作环境中的障碍物发生碰撞；如果发生碰撞，对发生碰撞的所述中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径；

对发生碰撞的所述中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径的步骤，包括：将发生碰撞的所述中间路点沿预设方向移动预设距离，得到新的中间路点；根据所述新的中间路点重复执行所述曲线拟合操作和所述碰撞检测操作，直至所述机器人在所述新的中间路点不发生碰撞；根据所述新的中间路点确定修正后的无碰撞路径。

2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述按照预设顺序对每个所述中间路点执行曲线拟合操作的步骤，包括：

按照预设顺序确定所述中间路点转弯区的控制点的坐标；其中，所述控制点为以当前中间路点为圆心，第一预设值为半径的圆与前一路点到所述当前中间路点路径以及所述当前中间路点到下一路点路径的相交点；

根据所述控制点和Rational Bezier曲线拟合得到每个所述中间路点的拟合后的转弯区路径。

3.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述碰撞检测操作还包括：

检测所述机器人沿前一路点到所述中间路点路径以及所述中间路点到下一路点路径运动时是否会与所述工作环境中的障碍物发生碰撞，如果发生碰撞，对发生碰撞的路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径。

4.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述修正后的无碰撞路径发送至所述机器人，以使所述机器人沿所述修正后的无碰撞路径运动。

5.一种路径规划装置，其特征在于，包括：

位姿确定模块，用于确定待规划路径的机器人的起始位姿和终止位姿；

初始路径确定模块，用于根据预先建立的工作空间模型、所述起始位姿和所述终止位姿确定所述机器人的初始无碰撞路径；其中，所述初始无碰撞路径包括至少一个中间路点，所述工作空间模型为用于表征所述机器人工作环境的3D模型；

路径修正模块，用于对每个所述中间路点进行曲线拟合和碰撞检测，并对发生碰撞的所述中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径；

所述路径修正模块还用于按照预设顺序对每个所述中间路点执行曲线拟合操作；其中，所述曲线拟合操作包括：对所述中间路点所在的转弯区进行曲线拟合，并确定拟合后的转弯区路径；

根据所述拟合后的转弯区路径执行碰撞检测操作；其中，所述碰撞检测操作包括：检测所述机器人沿所述拟合后的转弯区路径运动时是否会与所述工作环境中的障碍物发生碰撞；如果发生碰撞，对发生碰撞的所述中间路点进行修正，得到修正后的无碰撞路径；

所述路径修正模块还用于将发生碰撞的中间路点沿预设方向移动预设距离，得到新的中间路点；根据新的中间路点重复执行曲线拟合操作和碰撞检测操作，直至机器人在新的中间路点不发生碰撞；根据新的中间路点确定修正后的无碰撞路径。

6.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至4任一项所述的方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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运行时执行上述权利要求1至4任一项所述的方法的步骤。

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