CN113607162B - 一种基于三维地图的路径规划方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种基于三维地图的路径规划方法及设备。属于导航技术领域。获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，与栅格坐标地图的特征参数；根据坐标位置信息与特征参数，得到机器人在三维地图中的坐标点信息；获取机器人对应的目标坐标点信息，确定机器人到达目标坐标点的多条预定路径，并确定多条预定路径分别对应的多个路段，以及各路段对应的坡度值；在路段的坡度值大于预设坡度值，且路段存在障碍物的情况下，获取障碍物的坐标，并重新规划路段对应的避障路线，以使机器人根据预设坡度夹角前进至路段的终点；根据避障路线对应的水平距离，以及预设坡度夹角，得到避障路线的长度；根据避障路线的长度，确定出通行路径。

Description

一种基于三维地图的路径规划方法及设备

技术领域

本申请涉及机器人导航技术领域，尤其涉及一种基于三维地图的路径规划方法及设备。

背景技术

在机器人路径规划的时候，通常使用激光导航，绘制基于栅格坐标系和世界坐标系的平面地图。现有技术可以根据栅格坐标系提供的图片宽度和高度，以及机器人每次位移像素、角度，将世界坐标系位置转换成栅格坐标系的位置，并在图片平面地图上将机器人的位置呈现出来，以进行路径规划。

然而在使用WebGL可视化三维地图引擎展示机器人及周边场景的时候，三维地图用的是大地坐标系。大地坐标系对应的是经度与纬度，在室外可以通过GPS接收设备获取经纬度，但是GPS设备难以在室内获取经纬度，定位比较难。并且，室内经常会有斜坡、桌椅等障碍物，不仅会影响机器人行进过程中经纬度坐标的变化，也会改变机器人的高度。而现有技术难以实时获取激光导航机器人在三维地图中的坐标，从而在对机器人的行进路径进行规划时，难以准确对障碍物进行躲避。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于三维地图的路径规划方法及设备，用于解决如下技术问题：现有技术难以在三维地图中根据机器人的实时位置进行实现路径规划。

本申请实施例采用下述技术方案：

本申请实施例提供一种基于三维地图的路径规划方法。包括获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，以及栅格坐标地图的特征参数；根据坐标位置信息，以及经纬度信息，实时得到机器人在三维地图中的坐标点信息；其中，三维地图对应的坐标系为大地坐标系；获取机器人对应的目标坐标点信息，确定出机器人在当前坐标点到达目标坐标点的多条预定路径，并确定多条预定路径分别对应的多个路段，以及各路段对应的坡度值；在路段的坡度值大于预设坡度值，且路段存在障碍物的情况下，获取障碍物的坐标，并根据障碍物的坐标、路段的起点坐标，重新规划路段对应的避障路线，以使机器人根据预设坡度夹角前进至路段的终点；根据避障路线对应的水平距离，以及预设坡度夹角，得到避障路线的长度；根据避障路线的长度，确定出所述机器人的通行路径，并基于通行路径，指引机器人前往目标坐标点。

本申请实施例通过将栅格坐标地图中的坐标位置，转换到三维地图中，解决了依据激光导航的机器人，难以对室内场景下的三维地图进行坐标定位的问题。其次，本申请实施例根据三维地图对机器人的路径进行规划，在路径坡度较大的情况下，采用斜线形式爬坡的方案，降低机器人爬坡的难度。此外，本申请实施例能够根据三维地图获取到当前路径中的障碍物，以使机器人在爬坡过程中成功躲避障碍，不仅能够确保机器人顺利到达目标位置，也能降低机器人爬坡的难度，确保机器人稳定前进。

在本申请的一种实现方式中，获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置，以及栅格坐标地图的特征参数，具体包括：获取对机器人周围环境的建模，并将模型放置到三维地图的对应位置；获取机器人激光导航绘制的栅格坐标地图，将栅格坐标地图放置到三维地图中；其中，栅格坐标地图内的坐标位置与三维地图中的模型的坐标位置相对应；在三维地图中，对栅格坐标地图对应的最小经纬度坐标，与最大经纬度坐标，分别进行标记；获取机器人在栅格坐标地图中的横坐标位置与纵坐标位置，以及，获取栅格坐标地图的宽度与高度。

在本申请的一种实现方式中，根据坐标位置，以及栅格坐标地图的特征参数，实时得到机器人在三维地图中的坐标点，具体包括：确定出栅格坐标地图对应的最大经度值与最小经度值之间的第一差值，并根据最小经度值、第一差值、机器人对应的横坐标值以及栅格坐标地图的宽度，得到机器人在大地坐标系对应的经度位置；以及确定出栅格坐标地图对应的最大纬度值与最小纬度值之间的第二差值，并根据最小纬度值、第二差值、机器人对应的纵坐标值以及栅格坐标地图的高度，得到机器人在大地坐标系对应的纬度位置。

本申请实施例为了确保在三维地图中将机器人的实时位置进行显示，以将栅格地图对应的坐标进行转换，通过得到的栅格坐标系即可计算得到三维坐标系中的坐标位置。解决了GPS设备在室内难以获取经纬度，定位比较难的问题。同时可以确保机器人的激光导航对应的坐标与三维地图中的坐标一一对应，提高坐标转换的准确性。

在本申请的一种实现方式中，获取障碍物的坐标，并根据障碍物的坐标、路段的起点坐标，重新规划路段对应的避障路线，以使机器人根据预设坡度夹角前进至路段的终点坐标，具体包括：获取障碍物的坐标，以及障碍物周围可通行通道的宽度；在通行路径的宽度，大于机器人对应的最小通行宽度的情况下，转变机器人的前进方向，以使机器人的爬坡角度调整为预设坡度夹角；在机器人与障碍物的距离或者与可通行通道的墙壁的距离，小于第一预设距离的情况下，改变机器人的前进方向，以使机器人继续按照预设坡度夹角，躲避障碍物或者墙壁，直到机器人到达路段的终点。

本申请实施例通过获取可通行通道的宽度，以及机器人的最小通行宽度，能够提前预测机器人是否可以正常躲避该障碍物，防止机器人与障碍物产生碰撞。其次，本申请实施例在当前路径的坡度较大的情况下，通过改变机器人的行驶方向，进而改变机器人在爬坡过程中与水平面之间的夹角，以降低机器人爬坡的难度。

在本申请的一种实现方式中，在通行路径的宽度，大于机器人对应的最小通行区域的情况下，转变机器人的前进方向，以使机器人的爬坡角度调整为预设坡度夹角，具体包括：以机器人的本体中心为圆心，以机器人的本体的边缘距离圆心最远的距离为半径，获取机器人的最小通行宽度；在通行路径的宽度大于最小通行宽度的情况下，以机器人的当前坐标为起点，向路段绘制射线，并确定出各射线与水平面的夹角角度；将夹角角度为预设坡度夹角的射线所对应的方向，作为机器人的前进方向。

在本申请的一种实现方式中，改变机器人的前进方向，以使机器人继续按照预设坡度夹角，躲避障碍物或者墙壁之后，方法还包括：在机器人的坐标点与障碍物的侧边缘对应的坐标点之间的距离，小于第二预设距离的情况下，控制机器人进行平移，使得机器人的坐标点与可通行通道的中垂线重合；其中，障碍物的侧边缘，为障碍物阻挡当前路段的一侧所对应的底部边界区域；对机器人的行驶方向重新进行调节，使得机器人根据预设坡度夹角前进，以通过可通行通道躲避障碍物。

本申请实施例通过控制机器人平移，能够将机器人平移至可通行通道的位置，从而确保机器人在远离该可通行通道的情况下，及时将机器人调整至正确的路线中，进而保障机器人及时对该障碍物进行躲避，以较短的时间到达目标位置。并且，在机器人平移至可通行通道时，重新对机器人的行进方向进行转换，使得机器人能够以预设坡度夹角前进，从而减缓坡度，减轻机器人爬坡的难度。

在本申请的一种实现方式中，根据避障路线对应的水平距离，以及预设坡度夹角，得到避障路线的长度，具体包括：获取机器人相邻两次改变前进方向时，分别对应的坐标点；根据坐标点得到两点之间的水平距离；根据水平距离以及预设坡度夹角，得到机器人对应的实际路线长度；根据当前路段对应的一个或多个实际路线长度，得到当前路段的避障路线长度。

在本申请的一种实现方式中，根据最小经度值、第一差值、机器人对应的横坐标值以及栅格坐标地图的宽度，得到机器人在大地坐标系对应的经度位置，具体包括：根据经度计算公式

得到机器人在大地坐标系对应的经度位置；其中，其中，lng为经度值；minLng为三维地图中标记的最小经度值；maxLng为三维地图中标记的最大经度值；maxLng-minLng为第一差值；x为机器人在栅格坐标地图中的横坐标位置；imgWidth为栅格坐标地图的宽度。

在本申请的一种实现方式中，根据最小纬度值、第二差值、机器人对应的纵坐标值以及栅格坐标地图的高度，得到机器人在大地坐标系对应的纬度位置，具体包括：根据纬度计算公式

得到机器人在大地坐标系对应的纬度位置；其中，lat为纬度值；minLat为三维地图中标记的最小纬度值；maxLat为三维地图中标记的最大纬度值；maxLat-minLat为第二差值；y为机器人在栅格坐标地图中的纵坐标位置；imgHeight为栅格坐标地图的高度。

本申请实施例提供一种基于三维地图的路径规划设备，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，以及栅格坐标地图的特征参数；根据坐标位置信息，以及经纬度信息，实时得到机器人在三维地图中的坐标点信息；其中，三维地图对应的坐标系为大地坐标系；获取机器人对应的目标坐标点信息，确定出机器人在当前坐标点到达目标坐标点的多条预定路径，并确定多条预定路径分别对应的多个路段，以及各路段对应的坡度值；在路段的坡度值大于预设坡度值，且路段存在障碍物的情况下，获取障碍物的坐标，并根据障碍物的坐标、路段的起点坐标，重新规划路段对应的避障路线，以使机器人根据预设坡度夹角前进至路段的终点；根据避障路线对应的水平距离，以及预设坡度夹角，得到避障路线的长度；根据避障路线的长度，确定出所述机器人的通行路径，并基于通行路径，指引机器人前往目标坐标点。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本申请实施例通过将栅格坐标地图中的坐标位置，转换到三维地图中，解决了依据激光导航的机器人，难以对室内场景下的三维地图进行坐标定位的问题。其次，本申请实施例根据三维地图对机器人的路径进行规划，在路径坡度较大的情况下，采用斜线形式爬坡的方案，降低机器人爬坡的难度。此外，本申请实施例能够根据三维地图获取到当前路径中的障碍物，以使机器人在爬坡过程中成功躲避障碍，不仅能够确保机器人顺利到达目标位置，也能降低机器人爬坡的难度，确保机器人稳定前进。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种基于三维地图的路径规划方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种栅格坐标系与世界坐标系的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种标注经纬度的激光导航地图示意图；

图4为本申请实施例提供的一种机器人在斜坡中躲避障碍物的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种基于三维地图的路径规划设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种基于三维地图的路径规划方法及设备。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在机器人路径规划的时候，通常使用激光导航，绘制基于栅格坐标系和世界坐标系的平面地图。现有技术可以根据栅格坐标系提供的图片宽度和高度，以及机器人每次位移像素、角度，将世界坐标系位置转换成栅格坐标系的位置，并在图片平面地图上将机器人的位置呈现出来，以进行路径规划。

然而在使用WebGL可视化三维地图引擎展示机器人及周边场景的时候，三维地图用的是大地坐标系。大地坐标系对应的是经度与纬度，在室外可以通过GPS接收设备获取经纬度，但是GPS设备难以在室内获取经纬度，定位比较难。并且，室内经常会有斜坡、桌椅等障碍物，而现有技术难以实时获取激光导航的机器人在三维地图中的三维坐标，进而难以对机器人的行进路径进行规划。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种基于三维地图的路径规划方法及设备。通过将栅格坐标地图中的坐标位置，转换到三维地图中，解决了依据激光导航的机器人，难以对室内场景下的三维地图进行坐标定位的问题。其次，本申请实施例依据三维地图对机器人的路径进行规划，在路径坡度较大的情况下，采用斜线形式爬坡的方案，降低机器人爬坡的难度。此外，本申请实施例能够根据三维地图获取到当前路径中的障碍物，以使机器人在爬坡过程中成功躲避障碍，不仅能够确保机器人顺利到达目标位置，也能降低机器人爬坡的难度，确保机器人稳定前进。

下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。

图1为本申请实施例提供的一种基于三维地图的路径规划方法流程图。如图1所示，基于三维地图的路径规划方法包括如下步骤：

步骤101、服务器获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，以及栅格坐标地图的特征参数。

在本申请的一个实施例中，获取对机器人周围环境的建模，并将模型放置到三维地图的对应位置。获取机器人激光导航绘制的栅格坐标地图，将栅格坐标地图放置到三维地图中。其中，栅格坐标地图与三维地图中的模型的位置相对应。在三维地图中，对栅格坐标地图对应的最小经纬度坐标，与最大经纬度坐标，分别进行标记。获取机器人在栅格坐标地图中的横坐标位置与纵坐标位置，以及获取栅格坐标地图的宽度值与高度值。其中，特征参数至少可以包括栅格坐标地图的宽度、高度，以及将栅格坐标地图放入三维地图中后，该栅格坐标地图对应的最大经纬度值与最小经纬度值中的一项或多项。

具体地，将机器人周边环境3D建模，并将3D模型放置到三维地图对应的位置。机器人激光导航绘制地图时，按世界坐标系朝向，上北下南左西右东的方位描图。将机器人激光导航地图，以贴图的形式放置到三维地图里，调整贴图比例大小以对应3D模型真实位置，并在三维地图里标记激光导航图片的左下角与右上角地理坐标。

具体地，通过激光导航绘制平面地图时，地图可以为栅格坐标系和世界坐标系。栅格坐标系的原点位于图片的左下角，正右方为x 轴正方向，遵循右手坐标系。世界坐标系的原点即为开始扫描地图的起点位置，开始扫图时，机器人的朝向即为坐标系x轴的正方向，同样遵循右手坐标系。

图2为本申请实施例提供的一种栅格坐标系与世界坐标系的示意图。如图2所示，外侧的坐标轴为栅格坐标系，其原点位于图片的左下角。中间位置的坐标系为世界坐标系，其原点即为开始扫描地图的起点位置。

具体地，将获取到的激光导航地图放置到三维地图中，以在三维地图中对栅格地图进行标记。将获取到的激光导航图片的左下角，标记为最小经度纬度坐标所对应的位置。minLng表示最小经度、minLat表示最小纬度。将激光导航图片的右上角，标记为最大经纬度坐标所对应的位置。maxLng表示最大经度，maxLat表示最大纬度。

图3为本申请实施例提供的一种标注经纬度的激光导航地图示意图。如图3所示，在三维地图中，将激光导航地图图片的下边缘所在直线与左边缘所在直线的交点，标注为最小经度纬度坐标，将激光导航地图图片的上边缘所在直线与右边缘所在直线的交点，标注为最大经度纬度坐标。其中，最大经纬度坐标与最小经纬度坐标，分为为当前地图对应的实际地理位置的最大经纬度坐标与最小经纬度坐标。

步骤102、服务器根据坐标位置信息，以及栅格坐标地图的特征参数，实时得到机器人在三维地图中的坐标点信息。其中，三维地图对应的坐标系为大地坐标系。

在本申请的一个实施例中，确定出栅格坐标地图对应的最大经度值与最小经度值之间的第一差值，并根据最小经度值、第一差值、机器人对应的横坐标值以及栅格坐标地图的宽度，得到机器人在大地坐标系对应的经度位置。以及确定出栅格坐标地图对应的最大纬度值与最小纬度值之间的第二差值，并根据最小纬度值、第二差值、机器人对应的纵坐标值以及栅格坐标地图的高度，得到机器人在大地坐标系对应的纬度位置。

具体地，根据机器人激光导航的栅格坐标地图的宽度imgWidth、高度imgHeight，以及机器人在栅格坐标地图里对应的横坐标位置与纵坐标位置，以及该栅格坐标地图的最小经纬度、最大经纬度等已知参数。对机器人在三维地图中的经纬度坐标进行计算。将栅格坐标地图的宽度imgWidth方向视为大地坐标系的经度方向，将栅格坐标地图的高度imgHeight方向视为大地坐标系的纬度方向，将最小经纬度视为栅格坐标地图原点，将最大经纬度视为栅格坐标地图最大点。

在本申请的一个实施例中，依据机器人在栅格坐标地图的位置比例，等于机器人在三维地图对应的最小经纬度与最大经纬度之间区域的位置比例。建立公式，以通过建立的公式计算机器人在大地坐标中对应的经纬度坐标。

具体地，根据经度计算公式

得到机器人在大地坐标系对应的经度位置。其中，其中，lng为经度值；minLng为三维地图中标记的最小经度值；maxLng为三维地图中标记的最大经度值；maxLng-minLng为第一差值；x为机器人在栅格坐标地图中的横坐标位置；imgWidth为栅格坐标地图的宽度。

具体地，根据纬度计算公式

得到机器人在大地坐标系对应的纬度位置。其中，lat为纬度值；minLat为三维地图中标记的最小纬度值；maxLat为三维地图中标记的最大纬度值；maxLat-minLat为第二差值；y为机器人在栅格坐标地图中的纵坐标位置；imgHeight为栅格坐标地图的高度。

本申请实施例为了确保在三维地图中将机器人的实时位置进行显示，以将栅格地图对应的坐标进行转换，通过得到的栅格坐标系即可计算得到三维坐标系中的坐标位置。解决了GPS设备在室内难以获取经纬度，定位比较难的问题。同时可以确保机器人的激光导航对应的坐标与三维地图中的坐标一一对应，提高坐标转换的准确性。

步骤103、服务器获取机器人对应的目标坐标点信息，确定出机器人在当前坐标点到达目标坐标点的多条预定路径，并确定多条预定路径分别对应的多个路段，以及各路段对应的坡度值。

在本申请的一个实施例中，本申请实施例中的机器人可以为写字楼的迎宾机器人、或者消毒机器人等服务型机器人。由于写字楼里包括有桌椅、书柜等各种物品，因此可以将写字楼内的空间划分为多个区域，且各个区域之间通过通道进行连接。根据建立的三维地图，可以获取机器人的实时位置坐标信息。根据机器人的当前位置以及机器人的目标位置，可以在三维地图中确定出从当前位置前往该目标位置的多条预定路径。

具体地，每一条预定路径可能会包含有一个或多个路段。其中，路段为组成路径的一个或多个通道。例如，机器人先直行之后再左转才能到达目标位置。此时，组成该路径的路段即为直行路段与左转后行驶的路段。此外，还要获取每一个路段所对应的坡度值，每一个路段的坡度可能会发生变换，例如，有台阶或斜坡的位置所对应的路段的坡度会发生变换。

步骤104、在路段的坡度值大于预设坡度值，且路段存在障碍物的情况下，获取障碍物的坐标，并根据障碍物的坐标、路段的起点坐标，重新规划所述路段对应的避障路线，以使机器人根据预设坡度夹角前进至路段的终点。

在本申请的一个实施例中，服务器获取障碍物的坐标，以及障碍物周围可通行通道的宽度。在通行路径的宽度，大于机器人对应的最小通行宽度的情况下，转变机器人的前进方向，以使机器人的爬坡角度调整为预设坡度夹角。在机器人与障碍物的距离或者与可通行通道的墙壁的距离，小于第一预设距离的情况下，改变机器人的前进方向，以使机器人继续按照预设坡度夹角，躲避障碍物或者墙壁，直到机器人到达路段的终点。其中，预设坡度夹角为机器人行进方向的直线与水平面之间的夹角。

具体地，服务器根据建立的三维地图，获取障碍物在大地坐标系中的坐标。障碍物可以为通道中的物体，例如，桌椅、书柜等物品。先对障碍物与通道边缘之间的可通行通道的宽度进行测量，在获取当前机器人的最小通行宽度。在可通行通道的宽度大于机器人的最小通行宽度的情况下，会调整机器人的行驶方向，使得机器人以较小的坡度爬坡。改变机器人的行驶方向后，机器人会以斜线的方式行驶，此时可能会与通道两边的墙壁、或者障碍物本身产生碰撞。因此，为了确保机器人的安全，在机器人行驶过程中会实时对周边物体与机器人的距离进行测量，一旦机器人与周围环境中物体的距离小于第一预设距离，例如，第一预设距离可以为10cm，会改变机器人的行进方向，重新规划躲避该障碍的路线，且确保机器人的爬坡时的坡度角保持为预设坡度夹角。

图4为本申请实施例提供的一种机器人在斜坡中躲避障碍物的示意图。如图4所示，A点为机器人的起点位置，水平线B为当前路段的终点。图中矩形框为当前路段中的障碍物。当前坡度较大，机器人以直行的方式不仅会与障碍物产生碰撞，也会增加爬坡的难度。因此，先确定出符合预设坡度夹角所对应的起始路线，例如，预设坡度夹角可以为15度，此时，机器人会向左水平旋转，使得机器人的爬坡坡度调整为15度，然后以旋转后的角度进行爬坡。在行进一段距离到达C点后，会接收到与墙壁距离小于10cm的报警警告，此时会以C点为起点，将机器人的前进方向调节为正前方，在将机器人以反方向调整，例如，在C点，将机器人向右水平旋转，使其爬坡的角度依然保持为15度。机器人根据调整后的角度进行爬坡以躲避障碍物，并到达当前路段的终点。

在本申请的一个实施例中，获取障碍物周围可通行道路的宽度。以及以机器人的本体中心为圆心，以机器人的本体的边缘距离圆心最远的距离为半径，获取机器人的最小通行宽度。在通行路径的宽度大于最小通行宽度的情况下，以机器人的当前坐标为起点，向路段绘制射线，并确定出各射线与水平面的倾斜角度。将倾斜角度为预设坡度夹角的射线所对应的方向，作为机器人的前进方向。

具体地，在测量机器人的最小通行宽度时，以机器人的中心点坐标作为圆心，以机身距离圆心最远的一个点与圆心之间的距离作为半径，根据圆心与半径，即可绘制出机器人的最小通行宽度。例如，机器人距离圆心最远的点与圆心之间的距离为30cm，此时，可以得到机器人的最小通行宽度为60cm。在机器人到达当前路段的起始坐标后，为了获取机器人爬坡的路线，先以机器人的当前位置为起点，向该路段绘制多条射线，每一条射线代表一条前进路径。在每一条射线上任意取一点，获取该点的坐标，并通过该点的坐标与起始位置的坐标得到该射线对应的与水平面的斜坡夹角。将斜坡夹角与预设坡度夹角相同的射线作为当前机器人的前进路线。

如图4中的A点与C点之间的线段与水平面之间的夹角，即为符合预设坡度夹角，因此控制机器人按照该路线前往C点。

本申请实施例根据三维地图对机器人的路径进行规划，在路径坡度较大的情况下，采用斜线形式爬坡的方案，降低机器人爬坡的难度。此外，本申请实施例能够根据三维地图获取到当前路径中的障碍物，以使机器人在爬坡过程中成功躲避障碍，不仅能够确保机器人顺利到达目标位置，也能降低机器人爬坡的难度，确保机器人稳定前进。

在本申请的一个实施例中，在机器人的坐标点与障碍物的侧边缘对应的坐标点之间的距离，小于第二预设距离的情况下，控制机器人进行平移，使得机器人的坐标点与可通行通道的中垂线重合。其中，障碍物的侧边缘，为障碍物阻挡当前路段的一侧所对应的底部边界区域。对机器人的行驶方向进行调节，使得机器人根据预设坡度夹角前进，以通过可通行通道躲避障碍物。

具体地，机器人在按照预设预设坡度夹角前进的过程中，有时会行驶至障碍物的侧边缘的位置，如图4中的D点位置。此时，只需对机器人进行平移，使其到达可通行通道的正前方即可。之后，在对机器人的行进角度进行调整，使得机器人根据预设坡度夹角前进，以通过可通行通道躲避障碍物。

本申请实施例通过对机器人进行平移，可以让机器人及时找到躲避障碍物的路线，以防止机器人在障碍物的边缘位置转换为反方向行驶，增加行驶的路程与时间。

步骤105、根据避障路线对应的水平距离，以及预设坡度夹角，得到避障路线的长度。

在本申请的一个实施例中，获取机器人相邻两次改变前进方向时，分别对应的坐标点。根据坐标点得到两点之间的水平距离。根据水平距离以及预设坡度夹角，得到机器人对应的实际路线长度。根据当前路段对应的一个或多个实际路线长度，得到当前路段的避障路线长度。

具体地，如图4中的A点与C点，为相邻两次改变前进方向时分别对应的坐标点。根据两点的坐标，可以得到两者之间的水平直径距离。根据两者之间的水平距离以及预设坡度夹角，可以得到机器人实际行走的路线的长度。

步骤106、根据避障路线的长度，确定出机器人的通行路径，并基于通行路径，指引机器人前往目标坐标点。

在本申请的一个实施例中，先确定出每一条路径分别对应的一个或多个路段，并依次计算出每一个路段分别对应的避障路线的长度。然后将属于同一条路径的路段的避障路线长度进行相加计算，即可得到各路径分别对应的路线长度。将路线长度最短的路径作为机器人的通行路径，以指引机器人根据该可通行路障前往目标坐标点。

图5为本申请实施例提供的一种基于三维地图的路径规划设备的结构示意图。如图5所示，基于三维地图的路径规划设备200，包括：

至少一个处理器201；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器202；其中，存储器202存储有可被至少一个处理器201执行的指令，指令被至少一个处理器201执行，以使至少一个处理器201能够：获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，以及栅格坐标地图的特征参数；根据坐标位置信息，以及经纬度信息，实时得到机器人在三维地图中的坐标点信息；其中，三维地图对应的坐标系为大地坐标系；获取机器人对应的目标坐标点信息，确定出机器人在当前坐标点到达目标坐标点的多条预定路径，并确定多条预定路径分别对应的多个路段，以及各路段对应的坡度值；在路段的坡度值大于预设坡度值，且路段存在障碍物的情况下，获取障碍物的坐标，并根据障碍物的坐标、路段的起点坐标，重新规划路段对应的避障路线，以使机器人根据预设坡度夹角前进至路段的终点；根据避障路线对应的水平距离，以及预设坡度夹角，得到避障路线的长度；根据避障路线的长度，确定出所述机器人的通行路径，并基于通行路径，指引机器人前往目标坐标点。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备、非易失性计算机存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请的实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，以及所述栅格坐标地图的特征参数；

其中，所述获取机器人在栅格坐标地图中的坐标位置信息，以及所述栅格坐标地图的特征参数，包括，

获取对所述机器人周围环境的建模，并将模型放置到所述三维地图的对应位置；

获取机器人激光导航绘制的所述栅格坐标地图，将所述栅格坐标地图放置到三维地图中；其中，所述栅格坐标地图内的坐标位置与所述三维地图中的模型的坐标位置相对应；

在所述三维地图中，对所述栅格坐标地图对应的最小经纬度坐标，与最大经纬度坐标，分别进行标记；

获取所述机器人在所述栅格坐标地图中的横坐标位置与纵坐标位置，以及，获取所述栅格坐标地图的宽度与高度；

根据所述坐标位置信息，以及所述栅格坐标地图的特征参数，实时得到所述机器人在三维地图中的坐标点信息；其中，所述三维地图对应的坐标系为大地坐标系；

其中，所述根据所述坐标位置信息，以及所述栅格坐标地图的特征参数，实时得到所述机器人在三维地图中的坐标点信息，包括，

确定出所述三维地图中标记的最大经度值与最小经度值之间的第一差值，并根据所述最小经度值、所述第一差值、所述机器人对应的横坐标值以及所述栅格坐标地图的宽度，得到所述机器人在所述大地坐标系对应的经度位置；以及

确定出所述栅格坐标地图对应的最大纬度值与最小纬度值之间的第二差值，并根据所述最小纬度值、所述第二差值、所述机器人对应的纵坐标值以及所述栅格坐标地图的高度，得到所述机器人在所述大地坐标系对应的纬度位置；

获取所述机器人对应的目标坐标点信息，确定出所述机器人在当前坐标点到达所述目标坐标点的多条预定路径，并确定所述多条预定路径分别对应的多个路段，以及各路段对应的坡度值；

在所述路段的坡度值大于预设坡度值，且所述路段存在障碍物的情况下，获取所述障碍物的坐标，并根据所述障碍物的坐标、所述路段的起点坐标，重新规划所述路段对应的避障路线，以使所述机器人根据预设坡度夹角前进至所述路段的终点；

其中，所述获取所述障碍物的坐标，并根据所述障碍物的坐标、所述路段的起点坐标，重新规划所述路段对应的避障路线，以使所述机器人根据预设坡度夹角前进至所述路段的终点，包括，

获取所述障碍物的坐标，以及所述障碍物周围可通行通道的宽度；

在所述通行路径的宽度，大于所述机器人对应的最小通行宽度的情况下，转变所述机器人的前进方向，以使所述机器人的爬坡角度调整为所述预设坡度夹角；

在所述机器人与所述障碍物的距离或者与可通行通道的墙壁的距离，小于第一预设距离的情况下，改变所述机器人的前进方向，以使所述机器人继续按照所述预设坡度夹角，躲避所述障碍物或者所述墙壁，直到所述机器人到达所述路段的终点；

根据所述避障路线对应的水平距离，以及所述预设坡度夹角，得到所述避障路线的长度；

根据所述避障路线的长度，确定出所述机器人的通行路径，并基于所述通行路径，指引所述机器人前往所述目标坐标点。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述在所述通行路径的宽度，大于所述机器人对应的最小通行宽度的情况下，转变所述机器人的前进方向，以使所述机器人的爬坡角度调整为所述预设坡度夹角，具体包括：

以所述机器人的本体中心为圆心，以所述机器人的本体的边缘距离所述圆心最远的距离为半径，获取所述机器人的最小通行宽度；

在所述通行路径的宽度大于所述最小通行宽度的情况下，以所述机器人的当前坐标为起点，向所述路段绘制射线，并确定出各所述射线与水平面的夹角角度；

将夹角角度为所述预设坡度夹角的射线所对应的方向，作为所述机器人的前进方向。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述改变所述机器人的前进方向，以使所述机器人继续按照所述预设坡度夹角，躲避所述障碍物或者所述墙壁之后，所述方法还包括：

在所述机器人的坐标点与所述障碍物的侧边缘对应的坐标点之间的距离，小于第二预设距离的情况下，控制所述机器人进行平移，使得所述机器人的坐标点与所述可通行通道的中垂线重合；其中，所述障碍物的侧边缘，为所述障碍物阻挡当前路段的一侧所对应的底部边界区域；

对所述机器人的行驶方向重新进行调节，使得所述机器人根据预设坡度夹角前进，以通过所述可通行通道躲避所述障碍物。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述避障路线对应的水平距离，以及所述预设坡度夹角，得到所述避障路线的长度，具体包括：

获取所述机器人相邻两次改变前进方向时，分别对应的坐标点；

根据所述坐标点得到两点之间的水平距离；

根据所述水平距离以及所述预设坡度夹角，得到所述机器人对应的实际路线长度；

根据当前路段对应的一个或多个实际路线长度，得到所述当前路段的避障路线长度。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述最小经度值、所述第一差值、所述机器人对应的横坐标值以及所述栅格坐标地图的宽度，得到所述机器人在所述大地坐标系对应的经度位置，具体包括：

根据经度计算公式

得到所述机器人在所述大地坐标系对应的经度位置；其中，lng为经度值；minLng为所述三维地图中标记的最小经度值；maxLng为所述三维地图中标记的最大经度值；maxLng-minLng为所述第一差值；x为所述机器人在所述栅格坐标地图中的横坐标位置；imgWidth为所述栅格坐标地图的宽度。

6.根据权利要求1所述的一种基于三维地图的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述最小纬度值、所述第二差值、所述机器人对应的纵坐标值以及所述栅格坐标地图的高度，得到所述机器人在所述大地坐标系对应的纬度位置，具体包括：

根据纬度计算公式

得到所述机器人在所述大地坐标系对应的纬度位置；其中，lat为纬度值；minLat为所述三维地图中标记的最小纬度值；maxLat为所述三维地图中标记的最大纬度值；maxLat-minLat为所述第二差值；y为所述机器人在所述栅格坐标地图中的纵坐标位置；imgHeight为所述栅格坐标地图的高度。

7.一种基于三维地图的路径规划设备，该设备包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该设备执行权利要求1-6中的任一项所述的方法。

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