CN112621739A - 机器人及其路径插值规划命令产生系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人及其路径插值规划命令产生系统，路径插值规划命令产生系统包含一路段插值划分模块、一路段属性解析模块与一命令产生模块。路段插值划分模块依据一规划移动路径等距地划分出多个移动路段。路段属性解析模块，依据每一移动路段的曲率变化而将每一移动路段解析出至少一路段组成属性。命令产生模块，藉以依据路段组成属性，对每一移动路段编辑出一分段移动命令，并将所有分段移动命令组合成一路径插值规划命令。其中，分段移动命令包含一用以控制一机器人的中心沿移动路段移动的基准移动指令与一用以控制该机器人两侧的移动差值的差值修正移动指令。

Description

机器人及其路径插值规划命令产生系统

技术领域

本发明涉及一种系统，尤其涉及一种机器人及其路径插值规划命令产生系统。

背景技术

随着科技的日新月异，机器人与自动导引车的应用也日渐广泛。现有技术中，机器人的移动须事先规划出路径后，沿路径边感测边运算边移动，容易占用运算资源，也会使得机器人的移动不够平顺(smooth)，也就是说机器人移动的路径较有棱有角且机器人不时会停下来进行运算。

发明内容

有鉴于在现有技术中，机器人需要边移动边运算，占用运算资源，也会使得移动的不够平顺等问题。本发明的一主要目的是提供路径插值规划命令产生系统，用以解决现有技术中的至少一个问题。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段为提供一种路径插值规划命令产生系统，用以在一路径规划模块在一全区地图上规划出一机器人预定移动的一规划移动路径后，依据规划移动路径预先规划出在多个对应于规划移动路径的多个移动路段的分段移动命令，且路径插值规划命令产生系统包含一路段插值划分模块、一路段属性解析模块与一命令产生模块。

路段插值划分模块，依据规划移动路径等距地依照一路径延伸顺序划分出移动路段。路段属性解析模块，通信连接于路段插值划分模块，依据每一移动路段的曲率变化而将每一移动路段解析出至少一路段组成属性，且每一路段组成属性包含曲率与长度。命令产生模块，通信连接于路段属性解析模块，藉以依据路段组成属性，对每一移动路段编辑出分段移动命令中的一者，并依据路径延伸顺序将对应移动路段的分段移动命令组合产生一路径插值规划命令。其中，每一分段移动命令包含一基准移动指令与一差值修正移动指令，基准移动指令用以控制机器人的中心沿移动路段移动，差值修正移动指令用以控制机器人两侧的移动差值。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使路径插值规划命令产生系统中的路段插值划分模块，包含一距离测量单元，且距离测量单元用以在规划移动路径上依照路径延伸顺序依序测量一设定距离，藉以等距地画分出移动路段。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使路径插值规划命令产生系统中的路段属性解析模块，包含一线性解析单元，且线性解析单元用以解析路段组成属性的长度。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使路径插值规划命令产生系统中的路段属性解析模块，包含一曲线解析单元，且曲线解析单元用以解析路段组成属性的曲率与长度。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使路径插值规划命令产生系统中的命令产生模块，包含一命令产生单元与一命令组合单元。命令产生单元，用以依据路段组成属性与一内建命令产生规则，对每一移动路段编辑出分段移动命令中的该者。命令组合单元，用以接收所有上述的分段移动命令，并依据路径延伸顺序将分段移动命令组合产生路径插值规划命令。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使路径插值规划命令产生系统中的命令产生模块，还包含一存储单元，且存储单元用以存储内建命令产生规则。

在上述必要技术手段的基础下，本发明所衍生的一附属技术手段为使路径插值规划命令产生系统中的内建命令产生规则，包含一查察表，查察表中记录所有上述的曲率与多个差速值，且每一曲率对应差速值中的一者。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段为另外提供一种机器人，包含一路径规划模块、一路径插值规划命令产生系统、一触发感测模块与一控制模块。路径规划模块，用以在一全区地图上规划出一规划移动路径。路径插值规划命令产生系统包含一路段插值划分模块、一路段属性解析模块与一命令产生模块。

路段插值划分模块，依据规划移动路径等距地依照一路径延伸顺序划分出多个移动路段。路段属性解析模块，通信连接于路段插值划分模块，依据每一移动路段的曲率变化而将每一移动路段解析出至少一路段组成属性，且每一路段组成属性包含曲率与长度。命令产生模块，通信连接于路段属性解析模块，藉以依据路段组成属性，对每一移动路段编辑出一分段移动命令，并依据路径延伸顺序将多个对应移动路段的上述的分段移动命令组合产生一路径插值规划命令。

触发感测模块，用以接收路径插值规划命令，依照路径延伸顺序定义出每一分段移动命令的一命令触发点，并在感测到命令触发点时产生一命令触发信号。控制模块，电性连接触发感测模块与路径插值规划命令产生系统，用以在接收到命令触发信号时，控制机器人执行该命令触发信号对应的命令触发点的分段移动命令。其中，分段移动命令包含一基准移动指令与一差值修正移动指令，基准移动指令用以控制机器人的中心沿移动路段移动，差值修正移动指令用以控制机器人两侧的移动差值。

承上所述，本发明所提供机器人及其路径插值规划命令产生系统，预先在规划移动路径规划出多个移动路段及其对应的移动命令，并将所有移动命令组合产生成路径插值规划命令，藉以解决现有技术中机器人需边移动边运算占用运算资源的问题。此外，分段移动命令包含基准移动指令与差值修正移动指令，可以使得机器人较现有技术移动得更为平顺。

附图说明

图1是显示本发明较佳实施例所提供的路径插值规划命令产生系统的方块图；

图2是显示本发明较佳实施例所提供的路径插值规划命令产生系统所接收的规划移动路径的示意图；

图3是显示本发明较佳实施例所提供的路径插值规划命令产生系统划分出多个移动路段的示意图；以及

图4是显示本发明较佳实施例所提供的机器人的方块图。

附图标记说明

100 机器人

1 路径插值规划命令产生系统

11 路段插值划分模块

111 距离测量单元

12 路段属性解析模块

121 线性解析单元

122 曲线解析单元

13 命令产生模块

131 命令产生单元

132 命令组合单元

133 存储单元

2 路径规划模块

3 触发感测模块

4 控制模块

a、b、c、e 命令触发点

d、f、g 参考点

C1、C2 圆心点

L1 设定距离

P 规划移动路径

P1、P2、P3、P4 移动路段

P31、P32、P41、P42 移动子路段

R1、R2 曲率半径

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图1至图3，其中，图1是显示本发明较佳实施例所提供的路径插值规划命令产生系统的方块图；图2是显示本发明较佳实施例所提供的路径插值规划命令产生系统所接收的规划移动路径的示意图；以及，图3是显示本发明较佳实施例所提供的路径插值规划命令产生系统划分出多个移动路段的示意图。如图所示，一种路径插值规划命令产生系统1包含一路段插值划分模块11、一路段属性解析模块12与一命令产生模块13。

路径插值规划命令产生系统1用以在一路径规划模块在一全区地图上规划出一机器人预定移动的一规划移动路径P后，依据规划移动路径P预先规划出在多个对应于规划移动路径P的多个移动路段P1、P2、P3、P4的分段移动命令。

路段插值划分模块11用以依据规划移动路径P等距地依照一路径延伸顺序划分出移动路段P1、P2、P3、P4。路段插值划分模块11，包含一距离测量单元111。在本实施例中，距离测量单元111具有一设定距离L1，并沿路径延伸顺序划分出移动路段P1、P2、P3、P4，且每一个移动路段P1、P2、P3、P4的距离皆为设定距离L1，在此仅标示移动路段P1的设定距离L1示意。距离测量单元111可为一处理器或一处理芯片。可以视为路段插值划分模块11在规划移动路径P插入多个数值以划分出移动路段P1、P2、P3、P4。

路段属性解析模块12信连接于路段插值划分模块11，并依据每一个移动路段P1、P2、P3、P4的曲率变化将每一个移动路段P1、P2、P3、P4解析出至少一路段组成属性，且每一路段组成属性包含曲率与长度。路段属性解析模块12包含一线性解析单元121与一曲线解析单元122。线性解析单元121与曲线解析单元122可为一处理器或一处理芯片。

移动路段P1仅为线性路段，因此由线性解析单元121直接判断移动路段P1的长度，也就是设定距离L1。而移动路段P1的路段组成属性就是曲率为0且长度为设定距离L1。曲率与曲率半径互为倒数关系，线性路段的曲率半径为无限大，故曲率为0。

移动路段P2仅为曲线路段，因此，由曲线解析单元122去解析移动路段P2的曲率与长度。而移动路段P2的曲率为一曲率半径R1的倒数，长度则为设定距离L1。其中，曲率半径R1的圆心为一圆心点C1。

移动路段P3虽仍为曲线路段，但是明显具有由多段曲率不同的子路段所组成，故曲线解析单元122会去解析移动路段P3中的移动子路段P31与移动子路段P32。在此移动子路段P31的曲率为曲率半径R1的倒数，而移动子路段P32的曲率为另一曲率半径R2的倒数，曲率半径R2与曲率半径R1可以相同也可以不同。移动子路段P31与移动子路段P32的长度总合仍为设定距离L1。其中，曲率半径R2的圆心为一圆心点C2。

移动路段P4则为曲线路段与线性路段的组合，因此会由线性解析单元121与曲线解析单元122共同解析。曲线解析单元122解析移动路段P4中的移动子路段P41，线性解析单元121直接解析移动路段P4中的移动子路段P42的长度。而移动子路段P41的曲率为曲率半径R2的倒数，移动子路段P41与移动子路段P42的长度总合仍为设定距离L1。

命令产生模块13通信连接于路段属性解析模块12，藉以依据路段组成属性，对每一移动路段P1、P2、P3、P4编辑出一分段移动命令，并依据路径延伸顺序将所有上述分段移动命令组合产生一路径插值规划命令。其中，分段移动命令包含一基准移动指令与一差值修正移动指令，基准移动指令用以控制机器人的中心沿移动路段P1、P2、P3、P4移动，差值修正移动指令用以控制机器人两侧的移动差值。

命令产生模块13包含一命令产生单元131、一命令组合单元132与一存储单元133。命令产生单元131用以依据每一移动路段P1、P2、P3、P4的路段组成属性与一内建命令产生规则，编辑出每一移动路段P1、P2、P3、P4的分段移动命令。

存储单元133存储内建命令产生规则，且内建命令产生规则包含一查察表。而查察表中记录所有曲率与多个差速值，且每一曲率对应一个差速值。通常曲率越小对应的差速值越小，若曲率为0，表示路段为线性路段不需要转弯，故差速值亦为0。内建命令产生规则也可包含一对应曲率与差速值的运算公式。存储单元133可为一存储器、一暂存器等。

命令组合单元132用以将命令产生单元131所产生的所有分段移动命令依据路径延伸顺序组合产生路径插值规划命令，可参阅以下示意表。

最后，请一并参阅图1至图4，其中，图4是显示本发明较佳实施例所提供的机器人的方块图。如图所示，一种机器人100包含一路径插值规划命令产生系统1、一路径规划模块2、一触发感测模块3与一控制模块4。

路径规划模块2用以规划出规划移动路径P。路径插值规划命令产生系统1与图1中的路径插值规划命令产生系统1完全相同，故不多加赘述。

触发感测模块3，用以接收路径插值规划命令，依照路径延伸顺序定义出每一分段移动命令的命令触发点a、b、c、e。需特别说明的是，触发感测模块3会先定义出每一移动路段P1、P2、P3、P4的命令触发点a、b、c、e，而其他的参考点d、f、g仅为了辅助说明用。

每一移动路段P1、P2、P3、P4的命令触发点a、b、c、e可以视为其路段的起始点。当触发感测模块3感测到命令触发点a时，产生一命令触发信号，藉以利用控制模块4控制机器人100执行命令触发信号对应的命令触发点a所对应的移动路段P1的分段移动命令。同理，当触发感测模块3感测到命令触发点b时，控制模块4则会控制机器人100执行命令触发点b所谓应的移动路段P2的分段移动命令，可参阅以下示意表。

因此，机器人100会依据不同移动路段P1、P2、P3、P4执行其相对应的分段移动命令，不用一边移动一边运算。而机器人100的中心会依照移动命令中的基准移动指令沿各移动路段P1、P2、P3、P4移动，而机器人100的两侧的移动差值由移动命令中的差值修正移动指令所控制，故可以使机器人100较现有技术移动得更为平顺(smooth)。

而当触发感测模块3感测到的是参考点d、f、g时，因参考点d、f、g不是命令触发点，故触发感测模块3不会产生任何作动，机器人100继续执行原分段移动命令。

综上所述，相较于现有技术，本发明所提供的机器人及其路径插值规划命令产生系统，可以预先依照规划移动路径划分出多个移动路段，且每一移动路段对应一分段移动命令，并将所有分段移动命令组合产生路径插值规划命令，使机器人可以依照路径插值规划命令依序执行分段移动命令，不需要边移动边运算进而占用运算资源。此外，分段移动命令包含基准移动指令与差值修正移动指令，可以控制机器人的中心与两侧的移动差值，故可以移动得较为平顺。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明权利要求的范畴内。

Claims (8)

1.一种路径插值规划命令产生系统，用以在路径规划模块在全区地图上规划出机器人预定移动的规划移动路径后，依据所述规划移动路径预先规划出在多个对应于所述规划移动路径的多个移动路段的分段移动命令，且所述路径插值规划命令产生系统包含：

路段插值划分模块，依据所述规划移动路径等距地依照路径延伸顺序划分出所述多个移动路段；

路段属性解析模块，通信连接于所述路段插值划分模块，依据每一所述多个移动路段的曲率变化而将每一所述多个移动路段解析出至少一路段组成属性，且每一所述至少路段组成属性包含曲率与长度；以及

命令产生模块，通信连接于所述路段属性解析模块，藉以依据所述至少路段组成属性，对每一所述多个移动路段编辑出所述多个分段移动命令中的一者，并依据所述路径延伸顺序将对应所述多个移动路段的所述多个分段移动命令组合产生路径插值规划命令；

其中，每一所述多个分段移动命令包含基准移动指令与差值修正移动指令，所述基准移动指令用以控制所述机器人的中心沿所述移动路段移动，所述差值修正移动指令用以控制所述机器人两侧的移动差值。

2.根据权利要求1所述的路径插值规划命令产生系统，其中，所述路段插值划分模块包含距离测量单元，且所述距离测量单元用以在所述规划移动路径上依照所述路径延伸顺序依序测量设定距离，藉以等距地画分出所述多个移动路段。

3.根据权利要求1所述的路径插值规划命令产生系统，其中，所述路段属性解析模块包含线性解析单元，且所述线性解析单元用以解析所述至少一路段组成属性的长度。

4.根据权利要求1所述的路径插值规划命令产生系统，其中，所述路段属性解析模块包含曲线解析单元，且所述曲线解析单元用以解析所述至少一路段组成属性的曲率与长度。

5.根据权利要求1所述的路径插值规划命令产生系统，其中，所述命令产生模块包含：

命令产生单元，用以依据所述至少一路段组成属性与内建命令产生规则，对每一所述多个移动路段编辑出所述多个分段移动命令中的所述者；以及

命令组合单元，用以接收所有上述的分段移动命令，并依据所述路径延伸顺序将所述多个分段移动命令组合产生所述路径插值规划命令。

6.根据权利要求5所述的路径插值规划命令产生系统，其中，所述命令产生模块还包含存储单元，且所述存储单元用以存储所述内建命令产生规则。

7.根据权利要求6所述的路径插值规划命令产生系统，其中，所述内建命令产生规则包含查察表，所述查察表中记录所有上述的曲率与多个差速值，且每一曲率对应所述多个差速值中的一者。

8.一种机器人，包含：

路径规划模块，用以在全区地图上规划出规划移动路径

路径插值规划命令产生系统，包含：

路段插值划分模块，依据所述规划移动路径等距地依照路径延伸顺序划分出多个移动路段；

路段属性解析模块，通信连接于所述路段插值划分模块，依据每一所述多个移动路段的曲率变化而将每一所述多个移动路段解析出至少一路段组成属性，且每一所述至少一路段组成属性包含曲率与长度；以及

命令产生模块，通信连接于所述路段属性解析模块，藉以依据所述至少一路段组成属性，对每一所述多个移动路段编辑出分段移动命令，并依据所述路径延伸顺序将多个对应所述多个移动路段的上述的分段移动命令组合产生路径插值规划命令；

触发感测模块，用以接收所述路径插值规划命令，依照所述路径延伸顺序定义出每一分段移动命令的命令触发点，并在感测到所述命令触发点时产生命令触发信号；以及

控制模块，电性连接所述触发感测模块与所述路径插值规划命令产生系统，用以在接收到所述命令触发信号时，控制所述机器人执行所述命令触发信号对应的所述命令触发点的所述分段移动命令；

其中，每一所述多个分段移动命令包含基准移动指令与差值修正移动指令，所述基准移动指令用以控制所述机器人的中心沿所述移动路段移动，所述差值修正移动指令用以控制所述机器人两侧的移动差值。

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