CN115729237A - 路径规划方法、路径规划装置、自移动设备以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种路径规划方法、路径规划装置、自移动设备以及计算机存储介质。其中，该方法应用于自移动设备，该自移动设备包括第一前轮和第二前轮，第一前轮和第二前轮非平行设置，该方法包括：当检测到自移动设备位于坡面时，根据自移动设备当前的姿态确定坡面方向；确定坡面方向与第一前轮的第一夹角，以及坡面方向与第二前轮的第二夹角；根据第一夹角与第二夹角，确定自移动设备的目标运动方向；根据目标运动方向规划坡面移动路径，并控制自移动设备沿坡面移动路径运动。该方法能够提高自移动设备的爬坡能力，进而提高作业覆盖率和作业效果。

Description

路径规划方法、路径规划装置、自移动设备以及存储介质

技术领域

本申请属于自移动设备技术领域，尤其涉及一种路径规划方法、路径规划装置、自移动设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

在室外场景下工作的自移动设备，可能会因作业区域内的复杂环境而难以顺利开展作业。尤其是当作业区域为坡面时，自移动设备若仍采用常规的路径规划方法作业，由于常规路径规划的路径方向未考虑地势复杂性，容易导致自移动设备在可以爬行的坡面上因规划的路径方向不合理而导致无法顺利爬坡，即由于常规路径规划导致自移动设备爬坡能力差，无法适用于复杂地形，使得自移动设备的作业覆盖率大大降低，作业效果不佳。

发明内容

本申请提供了一种路径规划方法、路径规划装置、自移动设备及计算机可读存储介质，能够提高自移动设备的爬坡能力，进而提高作业覆盖率和作业效果。

第一方面，本申请提供了一种路径规划方法，应用于自移动设备，上述自移动设备包括第一前轮和第二前轮，第一前轮和第二前轮非平行设置，上述方法包括：

当检测到上述自移动设备位于坡面时，根据上述自移动设备当前的姿态确定坡面方向；

确定上述坡面方向与上述第一前轮的第一夹角，以及上述坡面方向与上述第二前轮的第二夹角；

根据上述第一夹角与上述第二夹角，确定上述自移动设备的目标运动方向；

根据上述目标运动方向规划坡面移动路径，并控制上述自移动设备沿上述坡面移动路径运动。

第二方面，本申请提供了一种路径规划装置，应用于自移动设备，上述自移动设备包括第一前轮和第二前轮，第一前轮和第二前轮非平行设置，上述路径规划装置包括：

第一确定模块，用于当检测到上述自移动设备位于坡面时，根据上述自移动设备当前的姿态确定坡面方向；

第二确定模块，用于确定上述坡面方向与上述第一前轮的第一夹角，以及上述坡面方向与上述第二前轮的第二夹角；

第三确定模块，用于根据上述第一夹角与上述第二夹角，确定上述自移动设备的目标运动方向；

第一规划模块，用于根据上述目标运动方向规划坡面移动路径，并控制上述自移动设备沿上述坡面移动路径运动。

第三方面，本申请提供了一种自移动设备，该自移动设备包括存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行上述计算机程序时实现如上述第一方面的方法的步骤。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的方法的步骤。

第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括计算机程序，上述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如上述第一方面的方法的步骤。

本申请与现有技术相比存在的有益效果是：在坡面环境下，自移动设备在运动的过程中，除了克服坡面的摩擦力，还需要克服重力。在驱动力有限时，自移动设备如果仍按照常规的移动规划路径运动，极有可能因驱动力不足无法前进。为了解决该问题，自移动设备可以先检测自身当前所处的环境是否为坡面，在检测到自身位于坡面时，可根据当前的姿态确定的坡面方向；其中，自移动设备包括了第一前轮和第二前轮，当第一前轮和第二前轮非平行设置时，可分别确定第一前轮和第二前轮与坡面方向的第一夹角和第二夹角，并根据这两个夹角确定出第一前轮和第二前轮受力最优的爬坡方向，即目标运动方向；根据该目标运动方向可以规划得到针对于坡面的移动路径，即坡面移动路径；自移动设备基于该坡面移动路径控制自身运动时，即使在驱动力有限的情况下，也能够仅通过分析车轮与坡面之间的夹角来确定受力最优的爬坡方向，使得自移动设备可以在坡面上沿该目标运动方向继续前进，提高自移动设备的爬坡能力。同时，根据分析得到的目标运动方向对坡面进行路径规划，有利于提高自移动设备的爬坡效率，从而提高作业覆盖率和作业效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的自移动设备底部的仰视图；

图2是本申请实施例提供的路径规划方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的坡面环境示意图；

图4是本申请实施例提供的坡面移动路径的示意图；

图5是本申请实施例提供的绕行路径的终点示意图；

图6是本申请实施例提供的路径规划装置的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的自移动设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

相关技术中，在坡面作业时，自移动设备若仍采用常规的路径规划方法作业，则可能因规划方向不合理而无法作业，使得自移动设备的作业覆盖率大大降低，作业效果不佳。

以割草机器人为例进行说明：割草机器人的作业区域一般都在室外，针对室外的作业区域，可能会存在地形高低起伏不定的情况，也即作业区域中可能会存在斜坡。在割草机器人作业的过程中，有可能因常规路径规划的规划方向未考虑地势复杂性，导致割草机器人无法沿常规路径的规划方向爬坡，进而无法在坡面上完成作业，降低作业覆盖率，导致作业效果不佳。

针对上述问题，本申请提出了一种路径规划方法，能够在提高自移动设备的爬坡能力的同时，提高自移动设备的爬坡效率，进而提高作业覆盖率和作业效果。

可以理解的是，本申请实施例提供的路径规划方法除了可以应用在自移动设备上，还可以应用于其它能够控制自移动设备的电子设备，例如手机、平板电脑、车载设备、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtual reality，VR)设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等电子设备上，本申请实施例对电子设备的具体类型不作任何限制。具体地，电子设备与自移动设备之间可建立通信连接通道，电子设备可通过该通信连接通道实现对自移动设备的控制。

上述自移动设备可以是包含自移动辅助功能的设备。其中，自移动辅助功能可以是车载终端实现，相应的自移动设备可以是具有该车载终端的车辆。自移动设备还可以是半自移动设备或者完全自主移动设备。例如，割草机、扫地机或者其它具有导航功能的机器人等。

具体地，自移动设备包括第一前轮和第二前轮，第一前轮和第二前轮非平行设置。而且，第一前轮和第二前轮可以沿自移动设备的中轴线对称设置，或者，第一前轮和第二前轮也可以不沿自移动设备的中轴线对称设置。例如，第一前轮与第二前轮可以呈八字形设置于自移动设备的底部。仅作为示例，参阅图1，图1示出了第一前轮11和第二前轮12一种可能的设置方式(仅为了表示两个前轮的位置关系)。

第一前轮和第二前轮的类型可以根据实际需求进行设置。可选地，第一前轮和第二前轮可以均为全向轮，例如可以在第一前轮和第二前轮上均设置有辊轮，以便于自移动设备基于两个前轮调整运动方向。

在本申请中，自移动设备在坡面作业时，其运动方向至关重要。针对上述设计有非平行设置的前轮结构的自移动设备，当其两个前轮与坡面方向的夹角一致时，两个前轮可获得最大的摩擦力，该最大的摩擦力可减小重力对自移动设备的影响，提升自移动设备的爬坡能力。也就是说，自移动设备可以将两个前轮与坡面方向的夹角一致时的运动方向作为目标运动方向，并以此规划得到坡面移动路径；这样，自移动设备在沿坡面移动路径运行的过程中，即使驱动力有限也能够开展作业，进而提高作业覆盖率和作业效果。

下面通过具体实施例说明本申请所提出的路径规划方法。作为示例而非限定，后续实施例中将以自移动设备作为下述各个实施例的执行主体。

图2示出了本申请提供的路径规划方法的示意性流程图，该路径规划方法包括：

步骤110、当检测到自移动设备位于坡面时，根据自移动设备当前的姿态确定坡面方向。

在本申请实施例中，路径规划方法是针对高低不平的坡面所规划的路径，以提高自移动设备在坡面上的爬行能力。由此，自移动设备可实时检测自身所处的地势环境；并在检测到自身位于坡面时，结合当前的姿态，确定坡面方向。其中，坡面方向指的是从坡底指向坡顶的方向，坡面方向可以定义为与坡面平行，且垂直于坡面所在平面与水平面的交线的方向。该坡面方向与自移动设备的指定加速度的方向相反，具体地，指定加速度为重力加速度在坡面方向上的分量。

步骤120、确定坡面方向与第一前轮的第一夹角，以及坡面方向与第二前轮的第二夹角。

由自移动设备的两个前轮的结构和设置的位置关系可知，自移动设备的第一前轮与坡面方向形成的夹角应与第二前轮与坡面方向形成的夹角相等，以使得自移动设备受到的阻力最小。由此，在确定出坡面方向后，自移动设备可分别确定两个前轮与坡面方向的夹角，得到第一夹角和第二夹角，以提高目标运动方向确定的准确性。其中，第一夹角和第二夹角可以通过两个前轮的姿态和坡面方向来确定。

步骤130、根据第一夹角与第二夹角，确定自移动设备的目标运动方向。

在确定出第一夹角和第二夹角后，便可以进一步根据两个夹角之间的关系来确定自移动设备上坡时的运动方向，也即目标运动方向。可以理解，该目标运动方向是自移动设备受力最优的爬坡方向，基于该目标运动方向运动时，可以减小自移动设备受到的阻力，提高自身的爬坡能力。

步骤140、根据目标运动方向规划坡面移动路径，并控制自移动设备沿坡面移动路径运动。

自移动设备在确定出目标运动方向后，可基于该目标运动方向规划得到针对坡面的移动路径，即坡面移动路径；可以理解，因目标运动方向为受力最优的爬坡方向，因此可以认为该目标运动方向规划的坡面移动路径是更贴合坡面地形环境的移动路径。自移动设备在基于该坡面移动路径控制自身运动时，有助于提高爬坡效率，使得自身能够在坡面开展作业，提高作业覆盖率和作业效果。

在一些实施例中，因自移动设备位于坡面时，其电机电流值相较于在平坦地面时的电机电流值会有所差异，因此自移动设备可以通过电机电流值的变化来确定自身是否位于坡面。确定步骤具体包括：

步骤A1、获取自移动设备的电机电流值。

为了确定自移动设备是否位于坡面，自移动设备可先获取电机电流值，其中，电机电流值可从自移动设备的寄存器中读取，或者通过指定的接口进行获取。

步骤A2、在电机电流值未落入预设的电流值区间时，确定自移动设备位于坡面。

在获取电机电流值之后，即可将该电机电流值与预先设定的电流值区间作比较，以确定自身是否位于坡面；其中，上述电流值区间可以根据自移动设备在平地运行时的电流大小进行设置，当电机电流值未落入该电流值区间时，说明不在平地上运行或遇到障碍物，可确定自移动设备位于坡面。

仅作为示例，电机的负载转矩与电机的电流值所成的正比关系可通过下述公式表示：

T＝9550*P/n＝9550*U*I*n

其中，T为负载转矩，P为电机功率，n为转速，U为电机电压值，I为电机电流值。

即已知电机的负载转矩与电机电流值成正比关系。由此，可以确定：自移动设备在上坡时，电机的负载转矩增大，进而导致电机电流值增大。因此，上述电流值区间可根据电机电流值在上坡时所呈现出来的增大的特性来确定。

在一些实施方式中，电机的电流值除了在上坡时会出现变化，在以下情况也可能出现变化：

(1)自移动设备进入阻力较大的地面(如从柏油路面进入到草地)；

(2)自移动设备越过颗粒较大的沙石；

(3)自移动设备被障碍物卡住；

(4)自移动设备下坡；

(5)自移动设备进入阻力较小的地面(如从砂石路进入水泥地面)；

(6)自移动设备被抬起；

(7)自移动设备打滑。

其中，(1)～(3)的情形，电机电流值会骤然增大，(4)～(7)的情形，电机电流值会骤然减小。为了能够准确确定自移动设备是否位于坡面，可分别对上述几种情况的电机电流值的变化进行分析，从而确定出较为准确的电流值区间。

在一些实施例中，鉴于指定加速度的方向与坡面方向相反，因而自移动设备可先通过配备的惯性测量单元(Inertial measurement unit，IMU)或其他姿态传感器确定自身的当前姿态，然后根据当前姿态确定指定加速度的方向，进而根据指定加速度的方向来确定坡面方向。

在另一些实施例中，自移动设备在坡面上运行时，自移动设备的姿态必然与坡面平行。所以，可以在获取到自移动设备的当前姿态后，根据上述当前姿态确定坡面所在平面，并进而计算坡面方向。在其他的一些实施例中，也可以通过其他方式确定坡面方向，本申请对此不予限制。

在一些实施例中，可以根据自移动设备上配备的姿态传感器确定自移动设备的当前姿态，上述当前姿态可以包括自移动设备当前的运动方向，当前的运动方向也可以理解为自移动设备头部的朝向。由于自移动设备的前轮是固定设置，所以，可以获取第一前轮对应的安装角度和第二前轮对应的安装角度，上述安装角度可以理解为前轮与自移动设备头部的朝向的夹角。后续，可以根据自移动设备当前的运动方向，以及第一前轮对应的安装角度和第二前轮对应的安装角度，确定第一前轮的方向和第二前轮的方向。之后，可根据第一前轮的方向和上述坡面方向，确定第一前轮和坡面方向的第一夹角；以及，可根据第二前轮的方向和上述坡面方向，确定第二前轮和坡面方向的第二夹角。

在一些实施例中，第一夹角与第二夹角之间有两种可能的关系：第一种可能的关系是第一夹角与第二夹角不同，第二种可能的关系是第一夹角与第二夹角相同。针对这两种可能的关系，可通过下述步骤来确定目标运动方向：

步骤131、当第一夹角和第二夹角不同时，调整自移动设备的姿态直至第一夹角和第二夹角相等。

由于第一夹角和第二夹角相同时自移动设备受到的阻力最小，所以，可以根据第一夹角和第二夹角确定目标运动方向。

若第一夹角与第二夹角不同，则说明自移动设备当前的运动方向与目标运动方向不一致。此时，为了使得自移动设备的运动方向与目标运动方向一致，自移动设备可调整自身的姿态，使得第一夹角等于第二夹角，以便于确定目标运动方向。

步骤132、在第一夹角和第二夹角相等时，将自移动设备当前的运动方向确定为自移动设备的目标运动方向。

若第一夹角与第二夹角相同，则说明自移动设备当前的运动方向与目标运动方向一致，可以认为自移动设备当前的运动方向即为目标运动方向，也即可以将当前的运动方向确定为目标运动方向。

在一些实施例中，自移动设备在确定出目标运动方向后，可先确定当前的运动方向相较于目标运动方向的偏差方向，进而确定姿态调整方向。其中，该偏差方向即为偏离方向，且偏差方向可通过第一夹角与第二夹角之间的大小关系确定。基于此，可通过以下步骤应对不同的偏离情况，调整自移动设备的姿态使第一夹角和第二夹角相等：

步骤1311、在第一夹角大于第二夹角时，控制自移动设备向第一方向偏转，直至第一夹角和第二夹角相等。

当第一夹角与第二夹角不同时，有可能是第一夹角大于第二夹角。当第一夹角大于第二夹角时，说明偏差方向为第一前轮指向第二前轮的方向；相对应地，姿态调整方向即为第二前轮指向第一前轮的方向，为了便于区分，可将第二前轮指向第一前轮的方向记作为第一方向。即在确定出第一方向后，自移动设备可控制自身向该第一方向偏转，以实现姿态调节，使得第一夹角与第二夹角相等。

步骤1312、在第一夹角小于第二夹角时，控制自移动设备向第二方向偏转，直至第一夹角和第二夹角相等。

当第一夹角与第二夹角不同时，还有可能是第一夹角小于第二夹角。当第一夹角小于第二夹角时，说明偏差方向为第二前轮指向第一前轮的方向；相对应地，姿态调整方向即为第一前轮指向第二前轮的方向，同样为了便于区分，可将第一前轮指向第二前轮的方向记作为第二方向。在确定出第二方向后，自移动设备可控制自身向该第二方向偏转，以实现姿态调节，使得第一夹角与第二夹角相等。第二方向和第一方向为相反的方向。

仅作为示例，假定从自移动设备自身来确定左侧和右侧，其中第一前轮为左前轮，第二前轮为右前轮。当第一夹角大于第二夹角时，说明自移动设备当前的运动方向相较于目标运动方向偏向右侧，相对应地，姿态调整方向即为左侧，也即自移动设备通过控制当前的前进方向向左侧偏转，可实现姿态调节，使得第一夹角与第二夹角相等。

在一些实施例中，当第一前轮和第二前轮沿自移动设备的中轴线对称设置，且上述目标运动方向为上述坡面方向时，自移动设备可在确定出姿态调整方向后，通过下述步骤来调整自身的姿态，以使得第一夹角等于第二夹角：

步骤B1、确定当前的运动方向与坡面方向之间的偏差角。

当第一前轮和第二前轮沿自移动设备的中轴线对称设置时，如果第一夹角不同于第二夹角，可以认为当前的运动方向与坡面方向之间存在偏差，为了确定当前的运动方向偏离坡面方向的程度，可以确定两个方向之间的夹角，即偏差角。可以认为，基于姿态调整方向减小该偏差角，可使得自移动设备将当前的运动方向调整为目标运动方向。

仅作为示例，假定从自移动设备自身来确定左侧和右侧。在获取到坡面方向和自移动设备当前的运动方向之后，可在确定自移动设备当前的运动方向相对于坡面方向的偏差方向后，或者在确定自移动设备当前的运动方向相对于坡面方向的偏差方向的同时，确定自移动设备当前的运动方向偏离坡面方向的偏差角。假定确定出偏差方向为左侧，且自移动设备确定当前的运动方向相对于爬坡方向向左偏离35°，则偏差角可确定为35°。此时，自移动设备可以向姿态调整方向即向右侧偏转35°，以使得该偏差角减小至0°，让第一夹角等于第二夹角。又或者，假定确定偏差方向为右侧，且自移动设备可确定当前的运动方向相对于爬坡方向向右偏离15°时，则偏差角可确定为15°。此时，自移动设备可以向姿态调整方向即向左侧偏转35°，以使得该偏差角减小至0°，让第一夹角等于第二夹角。

步骤B2、基于偏差方向确定动力轮之间的速度差，以使得偏差角减小至零，使得第一夹角与第二夹角相等。

具体地，自移动设备的动力轮可能是自移动设备的前轮和/或后轮。以后轮为动力轮为例，当左后轮的转速大于右后轮的转速时，自移动设备会向右偏转；当右后轮的转速大于左后轮的转速时，自移动设备会向左偏转。

所以，在确定出偏差方向后，可以基于偏差方向确定动力轮之间的速度差，此时，自移动设备可向偏差方向相反的方向运动，以偏差角减小至零，使得第一夹角与第二夹角相等。

仅作为示例，假定从自移动设备自身来确定左侧和右侧，其中动力轮为左后轮和右后轮。偏差方向为左侧，偏差角为20°，自移动设备要控制自身向右侧偏转。此时，自移动设备可控制右后轮的转速小于左后轮的转速，以使得当前的运动方向向右偏转，与坡面方向趋于一致。当偏差角由20°减小为0°时，说明自移动设备的当前的运动方向与坡面方向一致，可以认为姿态调整到位，即第一夹角等于第二夹角。

在一些实施例中，在自移动设备调整自身姿态后，可能因目标运动方向上存在障碍物，使得自移动设备无法移动。为了进一步提升自移动设备的爬坡能力，在上述步骤132之后，上述路径规划方法还可以包括：

步骤C1、若自移动设备沿目标运动方向无法移动，将自移动设备当前的位置确定为障碍点。

在确定当前的运动方向为目标运动方向后，自移动设备如果检测到自身无法移动，则说明目标运动方向上存在障碍物。此时，自移动设备可先对当前位置进行标记，例如标记为障碍点，以便于后续在同样的区域作业时，可根据预先标记的障碍物点进行自动避障，减少自移动设备与障碍物的碰撞，降低自移动设备的损耗。

步骤C2、规划障碍点的绕行路径，控制自移动设备沿绕行路径绕行。

在标记出障碍点后，自移动设备可规划针对该障碍点的绕行路径，并控制自身沿该绕行路径运动，以避开该障碍物继续作业。

在一些实施例中，自移动设备是在无法移动后才规划的绕行路径，如果直接控制自身沿绕行路径绕行，则极有可能仍无法移动。为了避免出现该状况，在控制自移动设备绕行之前，还包括：控制自移动设备后退预设距离。

具体地，该预设距离可根据自移动设备的宽度确定，确保自移动设备在后退预设距离后，避免与障碍物碰撞。预设距离可以根据实际情况设进行设置，设置范围不可太大或太小，以免降低自移动设备的作业覆盖率或增大自移动设备碰撞障碍物的风险。例如，该预设距离可以是与自移动设备的宽度相等的距离。

可选地，当检测到自移动设备无法移动时，控制自移动设备从当前位置后退到距离障碍点在预设距离内的新位置，并基于新位置重新规划可通行的绕行路径，自移动设备基于规划好的绕行路径绕开障碍点。其中，可以认为绕行路径是是沿着障碍物边缘，并距离障碍物边缘距离阈值内的路径。

仅作为示例，自移动设备可以在后退至与自身长度相等的距离后，沿绕行路径移动，从而避免出现无法基于绕行路径的绕行的情况，提升自移动设备在坡面作业时的可靠性。

在一些实施例中，参阅图3，图3示出了坡面环境示意图，假定自移动设备基于当前位置d前进时检测出前进方向存在障碍物，自移动设备可对障碍物标记为障碍点a，并控制自移动设备按照半个车身的预设距离进行后退，即后退到图3中的位置D，并基于位置D将当前的运动方向调整至目标运动方向，继续执行后续步骤。

在一些实施例中，因自移动设备在运动的过程中，位置会不断地变化。所以，自移动设备确定自身无法移动的过程可以为：检测到自身的位置是否停止变化后，当位置停止变化时，确定自移动设备处于无法移动的运动状态下。

在实际的应用场景下，自移动设备在坡面无法移动时，可细分为两种情形，一种情形是打滑，另一种是情形堵转。针对这两种情形，自移动设备的电机电流呈现出不同的特性：若是打滑，自移动设备的电机电流值较低；若是堵转，自移动设备的电机电流值较高。基于此，自移动设备确定自身无法移动的过程还可以为：根据这两种情况下电机电流值的变化预先设置不同的电流阈值，通过将电机电流值和电流阈值进行比较，以确定自移动设备是否无法移动。

仅作为示例，针对打滑，可设置打滑电流阈值，当检测到电机电流值小于打滑电流阈值时，可确定自移动设备因打滑翻转而无法移动。针对堵转的情况，可设置堵转电流阈值，当检测到电机电流值大于该堵转电流阈值时，认为自移动设备前进方向遇到阻碍前行的障碍物的可能性比较大，此时自移动设备即使增大电机的负载转矩(负载转矩与电机的电流成正比)也无法移动，该情况下，则可确定出自移动设备因堵转而无法移动。

在一些实施例中，由上述内容可知，目标运动方向指的是自移动设备正向上坡的方向，为了提高作业覆盖率，在基于目标运动方向规划坡面移动路径时，可采取“几”字形的路径规划方式来实现。

仅作为示例，假设自移动设备的第一前轮和第二前轮沿自移动设备的中轴线对称设置时，自移动设备在坡面的最优受力方向为坡面方向。此时，自移动设备可以沿坡面方向正向上坡和正向下坡以规划移动路径。参阅图4，图4示出了一种可能的坡面移动路径的示意图。其中，图4中竖直的实线所对应的坡面移动路径为自移动设备上坡时所走的路径，水平的实线所对应的坡面移动路径为自移动设备由上坡切换至下坡所需要移动的路径；虚线所对应的坡面移动路径为自移动设备下坡时所走的路径；水平的虚线所对应的坡面移动路径为自移动设备由下坡切换至上坡所需要移动的路径。也就是说，移动设备在基于该坡面移动规划路径运动的过程中，可划分为四个部分，分别为上坡部分P₁、第一水平移动部分P₂、下坡部分P₃以及第二水平移动部分P₄。需要注意的是，图中标号仅作为说明，并未示出全部标号。

针对上坡部分P₁：自移动设备由坡底基于目标运动方向正向上坡，当运动至竖直方向上的顶部时，执行第一水平移动部分P₂。

针对第一水平移动部分P₂：向未作业区域偏转90°，并运动指定距离；当运动指定距离后，将当前的运动方向调整至目标运动方向的反方向，执行下坡部分P₃。

针对下坡部分P₃：由坡顶基于目标运动方向的反方向下坡，当运动至竖直方向上的坡底时，执行第二水平移动部分P₄。

针对第二水平移动部分P₄：向未作业区域偏转90°，并运动指定距离；并在运动指定距离后，将当前的运动方向调整至目标运动方向，执行上坡部分P₁。

可以理解，自移动设备通过重复执行上述四个部分，即可完成坡面内的作业。

可选地，若假定自移动设备单次通行时作业路径的宽度为w，那么该指定距离可以为2w，即自移动设备通过执行上述上坡部分和下坡部分，让两个部分相互补充，能够提高作业覆盖率。

在一些实施例中，在沿坡面移动路径运动的过程中，自移动设备若遇到障碍物，也可以采用上述步骤C1和C2的方式避开障碍物：标记障碍点，并规划绕行路径。此时，如图5所示，绕行路径的终点指的是跨过该障碍后最近的坡面移动路径所对应的起点S。

可选地，为了准确判断是否行驶至绕行路径的终点，自移动设备在绕行过程中，可以不断地对自身位置进行定位，得到当前位置信息。在确定当前位置信息与坡面规划路径上的某个路径点(记作目标路径点)匹配的情况下，可停止绕行，将当前的运动方向调整至目标路径点所对应的运动方向。

其中，对目标路径点所对应的运动方向举例说明：假定目标路径点为上坡路径中的路径点，自移动设备可将当前行的进方向调整至目标运动方向；相反，若目标路径点为下坡路径中的路径点，则可将当前行的进方向调整至目标运动方向的反方向。当然，目标路径点还有可能是水平移动路径的路径点，此时，可通过确定绕行前的运动方向来推算出水平移动路径所对应的运动方向。

在一些实施例中，在坡面作业结束后，自移动设备可结合坡面内的所有障碍点和绕行路径对坡面移动路径进行更新，以得到新的坡面移动路径。其中，对于坡面已知的障碍点，新的坡面移动路径已包含对应的绕行路径；因此，在坡面内障碍无变化的情况下，自移动设备再次在该坡面内作业时，沿新的坡面移动路径运动，可省去绕行路径的规划时间，进一步提升作业效率。

对应于上文实施例的路径规划方法，图6示出了本申请实施例提供的路径规划装置6的结构框图，该路径规划装置可应用于自移动设备，其中，自移动设备包括第一前轮和第二前轮，第一前轮和第二前轮非平行设置。为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

参照图6，该路径规划装置6包括：

第一确定模块61，用于当检测到自移动设备位于坡面时，根据自移动设备当前的姿态确定坡面方向；

第二确定模块62，用于确定坡面方向与第一前轮的第一夹角，以及坡面方向与第二前轮的第二夹角；

第三确定模块63，用于根据第一夹角与第二夹角，确定自移动设备的目标运动方向；

第一规划模块64，用于根据目标运动方向规划坡面移动路径，并控制自移动设备沿坡面移动路径运动。

可选地，上述第三确定模块63可以包括：

调整单元，用于当第一夹角和第二夹角不同时，调整自移动设备的姿态直至第一夹角和第二夹角相等；

确定单元，用于在第一夹角和第二夹角相等时，将自移动设备当前的运动方向确定为自移动设备的目标运动方向。

可选地，上述调整单元可以包括：

第一调整子单元，用于在第一夹角大于第二夹角时，控制自移动设备向第一方向偏转，直至第一夹角和第二夹角相等；第一方向为第二前轮指向第一前轮的方向；

第二调整子单元，用于在第一夹角小于第二夹角时，控制自移动设备向第二方向偏转，直至第一夹角和第二夹角相等；第二方向为第一前轮指向第二前轮的方向。

可选地，上述路径规划装置6还可以包括：

第四确定模块，用于在第一夹角和第二夹角相等时，将自移动设备当前的运动方向确定为自移动设备的目标运动方向之后，若自移动设备沿目标运动方向无法移动，将自移动设备当前的位置确定为障碍点；

第二规划模块，用于规划障碍点的绕行路径，控制自移动设备沿绕行路径绕行。

可选地，上述路径规划装置6还可以包括：

控制模块，用于在控制自移动设备沿绕行路径绕行之前，控制自移动设备后退预设距离。

可选地，上述路径规划装置6还可以包括：

获取模块，用于在当检测到自移动设备位于坡面时，根据自移动设备当前的姿态确定坡面方向之前，获取自移动设备的电机电流值；

第五确定模块，用于在电机电流值未落入预设的电流值区间时，确定自移动设备位于坡面。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互和执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

图7为本申请一实施例提供的自移动设备的物理层面的结构示意图。如图7所示，该实施例的自移动设备7包括：至少一个处理器70(图7中仅示出一个)处理器、存储器71以及存储在存储器71中并可在至少一个处理器70上运行的计算机程序72，处理器70执行计算机程序72时实现上述任意路径规划方法实施例中的步骤，例如图2所示出的步骤110-140。

所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器70还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。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。

存储器71在一些实施例中可以是自移动设备7的内部存储单元，例如自移动设备7的硬盘或内存。存储器71在另一些实施例中也可以是自移动设备7的外部存储设备，例如自移动设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。

进一步地，存储器71还可以既包括终端设备7的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器71用于存储操作装置、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

该集成的单元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，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/电子设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种路径规划方法，其特征在于，应用于自移动设备，所述自移动设备包括第一前轮和第二前轮，所述第一前轮和所述第二前轮非平行设置，所述方法包括：

当检测到所述自移动设备位于坡面时，根据所述自移动设备当前的姿态确定坡面方向；

确定所述坡面方向与所述第一前轮的第一夹角，以及所述坡面方向与所述第二前轮的第二夹角；

根据所述第一夹角与所述第二夹角，确定所述自移动设备的目标运动方向；

根据所述目标运动方向规划坡面移动路径，并控制所述自移动设备沿所述坡面移动路径运动。

2.如权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述第一夹角与所述第二夹角，确定所述自移动设备的目标运动方向，包括：

当所述第一夹角和所述第二夹角不同时，调整所述自移动设备的姿态直至所述第一夹角和所述第二夹角相等；

在所述第一夹角和所述第二夹角相等时，将所述自移动设备当前的运动方向确定为所述自移动设备的目标运动方向。

3.如权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述当所述第一夹角和所述第二夹角不同时，调整所述自移动设备的姿态直至所述第一夹角和所述第二夹角相等，包括：

在所述第一夹角大于所述第二夹角时，控制所述自移动设备向第一方向偏转，直至所述第一夹角和所述第二夹角相等；所述第一方向为所述第二前轮指向所述第一前轮的方向；

在所述第一夹角小于所述第二夹角时，控制所述自移动设备向第二方向偏转，直至所述第一夹角和所述第二夹角相等；所述第二方向为所述第一前轮指向所述第二前轮的方向。

4.如权利要求2所述的路径规划方法，其特征在于，在所述第一夹角和所述第二夹角相等时，将所述自移动设备当前的运动方向确定为所述自移动设备的目标运动方向之后，所述方法还包括：

若所述自移动设备沿所述目标运动方向无法移动，将所述自移动设备当前的位置确定为障碍点；

规划所述障碍点的绕行路径，控制所述自移动设备沿所述绕行路径绕行。

5.如权利要求4所述的路径规划方法，其特征在于，在所述控制所述自移动设备沿所述绕行路径绕行之前，所述方法包括：

控制所述自移动设备后退预设距离。

6.如权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，在所述当检测到所述自移动设备位于坡面时，根据所述自移动设备当前的姿态确定坡面方向之前，还包括：

获取所述自移动设备的电机电流值；

在所述电机电流值未落入预设的电流值区间时，确定所述自移动设备位于坡面。

7.一种路径规划装置，其特征在于，应用于自移动设备，所述自移动设备包括第一前轮和第二前轮，所述第一前轮和所述第二前轮非平行设置，所述路径规划装置包括：

第一确定模块，用于当检测到所述自移动设备位于坡面时，根据所述自移动设备当前的姿态确定坡面方向；

第二确定模块，用于确定所述坡面方向与所述第一前轮的第一夹角，以及所述坡面方向与所述第二前轮的第二夹角；

第三确定模块，用于根据所述第一夹角与所述第二夹角，确定所述自移动设备的目标运动方向；

第一规划模块，用于根据所述目标运动方向规划坡面移动路径，并控制所述自移动设备沿所述坡面移动路径运动。

8.如权利要求7的路径规划装置，其特征在于，所述第三确定模块包括：

调整单元，用于当所述第一夹角和所述第二夹角不同时，调整所述自移动设备的姿态直至所述第一夹角和所述第二夹角相等；

确定单元，用于在所述第一夹角和所述第二夹角相等时，将所述自移动设备当前的运动方向确定为所述自移动设备的目标运动方向。

9.一种自移动设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的路径规划方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的路径规划方法。

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