CN117826792A - 路径跟踪方法和自移动设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种路径跟踪方法和自移动设备，该方法包括：获取导航路径上与自移动设备当前位置的距离为前瞻距离的引导点，规划当前位置和引导点之间的局部导航路径；对局部导航路径进行碰撞分析，若局部导航路径不会发生碰撞，控制自移动设备按照局部导航路径行驶至引导点；若局部导航路径会发生碰撞，将前瞻距离的值增大，获取新的引导点，规划当前位置和新的引导点之间的局部导航路径；对局部导航路径进行碰撞分析，若判断局部导航路径不会发生碰撞，控制自移动设备按照局部导航路径行驶至引导点。本发明提供的方法在导航中能够兼顾跟随和避障的需求，同时降低计算复杂度，使其适用于资源受限的环境。

Description

路径跟踪方法和自移动设备

技术领域

本发明属于跟踪导航技术领域，具体涉及一种路径跟踪方法和自移动设备。

背景技术

自移动设备，如自动割草机，能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。由于自动割草机在一次设置之后就无需再投入精力管理，可以将用户从草坪维护等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来，因此受到极大欢迎。

现有的自移动设备的跟踪和导航，大都采用传统的路径跟踪方法，而传统的路径跟踪方法倾向于使用全局路径规划。但这些算法应用在自移动设备的导航上还存在以下不足：

1、难以快速调节以适应动态环境：自移动设备的工作环境通常复杂多变，在遇到复杂环境需要快速调整的情况时，全局路径规划算法无法及时做出调整，自移动设备在贴近障碍物时容易发送碰撞，导致规划失败。

2、无法有效解决贴近障碍物的避障问题：在进行全局路径规划时，传统的路径跟踪方法通常全部依赖于全局路径，而不考虑回避与障碍物的碰撞。

3、对算力要求较高：传统的路径跟踪方法依赖全局路径规划，对算力要求较高，而自移动设备通常采用嵌入式系统，算力有限，传统的路径跟踪方法不适用于资源受限的嵌入式系统。

发明内容

因此，本发明所要解决的是提出了一种全新的路径跟踪方法，能够在设备导航中兼顾跟随和避障的需求，同时降低计算复杂度，使其适用于资源受限的环境。

为解决上述技术问题，本发明提供一种路径跟踪方法，用于自移动设备的局部路径规划，包括：

S10、获取导航路径上与所述自移动设备当前位置的距离为前瞻距离的引导点，规划所述自移动设备当前位置和所述引导点之间的局部导航路径；

S20、对所述局部导航路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若所述局部导航路径不会发生碰撞，执行步骤S40；若所述局部导航路径会发生碰撞，执行步骤S30；

S30、将所述前瞻距离的值增大，获取所述导航路径上与所述自移动设备当前位置的距离为增大后的前瞻距离的引导点，规划所述自移动设备当前位置和新的所述引导点之间的局部导航路径；

对所述局部导航路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若判断所述局部导航路径不会发生碰撞，执行步骤S40；

S40、控制所述自移动设备按照所述局部导航路径行驶至所述引导点。

在其中一实施例中，若所述步骤S30中判断所述局部导航路径会发生碰撞，所述方法还包括：

获取所述引导点对应的所述自移动设备的位姿，根据所述位姿将所述引导点进行纵向偏置，得到新的引导点；

规划所述自移动设备当前位置和新的引导点之间的局部导航路径，对所述局部路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若判断所述局部路径不会发生碰撞，执行步骤S40。

在其中一实施例中，所述将所述引导点进行纵向偏置包括：

根据所述局部导航路径的碰撞分析，确定碰撞发生时所述自移动设备相对障碍物的碰撞位姿，根据所述碰撞位姿确定引导点的偏置量和偏置方向；

根据确定的所述偏置量和所述偏置方向对所述引导点进行旋转偏置。

在其中一实施例中，所述根据所述碰撞位姿确定引导点的偏置量和偏置方向包括：

确定所述自移动设备对应所述碰撞位姿的位置坐标和对应的所述自移动设备的朝向；

获取所述局部导航路径周围的探测碰撞区域，根据所述位置坐标和所述探测碰撞区域的位置关系确定所述引导点的最小偏置量，根据预设动态调整算法和所述最小偏置量确定所述偏置量；

根据所述探测碰撞区域确定所述障碍物相对所述自移动设备的方位信息，根据所述方位信息确定偏置方向。

在其中一实施例中，步骤S40中，所述控制所述自移动设备按照所述局部导航路径行驶至所述引导点，包括：

计算所述局部导航路径的路径长度，根据所述路径长度和所述前瞻距离确定所述局部导航路径的曲率；

根据所述曲率确定所述自移动设备的最大线性加速度和控制周期；其中，所述曲率越大，所述最大线性加速度和所述控制周期越小；

判断所述自移动设备是否需要旋转以朝向所述引导点，若自移动设备不需要旋转，按照确定的所述控制周期调整所述自移动设备的当前线速度和当前角速度，使所述自移动设备在所述局部导航路径上行驶；其中，所述当前线速度小于所述最大线性加速度，所述角速度小于预设角速度阈值。

在其中一实施例中，所述对所述局部导航路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，包括：

模拟所述自移动设备在所述局部导航路径上的运动，记录所述自移动设备在所述局部导航路径上各个时刻的位置信息；

获取所述局部导航路径周围的探测碰撞区域，将各个时刻的所述位置信息与所述探测碰撞区域进行比较，判断所述位置信息是否处在所述探测碰撞区域内，若其中一个或多个所述位置信息处于所述探测碰撞区域内，判断所述局部导航路径会发生碰撞，若所有所述位置信息均不在所述探测碰撞区域内，判断所述局部导航路径不会发生碰撞。

在其中一实施例中，所述获取所述局部导航路径周围的探测碰撞区域，所述方法还包括：

探测所述自移动设备前方的障碍物信息，识别障碍物外轮廓的位置；

将所述障碍物外轮廓进行膨胀运算得到所述探测碰撞区域。

在其中一实施例中，所述方法还包括：

确定所述探测碰撞区域相对所述自移动设备的方位和所述引导点所在的方位，若障碍物相对所述自移动设备所在的方位与所述引导点相对所述自移动设备所在的方位相同，控制所述自移动设备向与所述障碍物所在方位相反的方向旋转，并根据当前朝向规划到达所述引导点的局部导航路径。

在其中一实施例中，若其中一个或多个所述位置信息处于所述探测碰撞区域内，所述方法还包括：

根据位于所述探测碰撞区域内的所述一个或多个所述位置信息提取可能发生碰撞的碰撞路径，将所述碰撞路径发送至终端，以提示即将发生碰撞。

此外，本发明还提供一种自移动设备，包括：

机体；

行驶机构，设置于所述机体的底部，用于支撑所述机体并带动所述机体移动；

控制器，所述控制器用于执行上述任一实施例所述的路径跟踪方法。

本发明提供的技术方案，具有以下优点：

本发明实施例提供的路径跟踪方法和自移动设备，在进行路径跟踪时对引导点进行碰撞分析，基于分析结果确认是否采用当前引导点或者对引导点进行调整，降低在路径跟踪过程中发生碰撞的可能，在导航中能够兼顾跟随和避障的需求，同时降低计算复杂度，使其适用于资源受限的环境。

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，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路径跟踪方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的路径跟踪方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例提供的自移动设备的局部导航路径的原理示意图；

图4为本发明一实施例提供的自移动设备的局部导航路径的原理示意图；

图5为本发明一实施例提供的自移动设备的局部导航路径的原理示意图；

图6为采用本发明提供的路径跟踪方法的自移动设备的立体结构示意图。

具体实施方式

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。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在在本发明中，在未作相反说明的情况下，接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。

实施例1

自移动设备可以理解为一种依赖人工智能自动在工作区域内执行工作任务的设备。通常，自移动设备会建立工作区域的地图，从而便于基于地图的路径规划和导航。

现有的自移动设备多采用传统的路径跟踪方法，而传统的路径跟踪方法倾向于使用全局路径规划，难以快速调节以适应动态环境，而自移动设备的工作环境通常复杂多变，在遇到复杂环境需要快速调整的情况时，全局路径规划算法无法及时做出调整，自移动设备在贴近障碍物时容易发送碰撞，导致规划失败。而且，在进行全局路径规划时，传统的路径跟踪方法通常全部依赖于全局路径，而不考虑回避与障碍物的碰撞，若发生碰撞，造成规划失败，需要重新规划导航路径，给算力带来更大负担。实际上，全局路径规划对算力要求较高，而采用嵌入式系统的自移动设备来说，算力有限，传统的路径跟踪方法不适用于资源受限的嵌入式系统。

为了解决上述问题，本发明提供一种路径跟踪方法，用于自移动设备的局部路径规划，在具体实施时包括以下内容：

S10、获取导航路径上与所述自移动设备当前位置的距离为前瞻距离的引导点，规划所述自移动设备当前位置和所述引导点之间的局部导航路径；

S20、对所述局部导航路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若所述局部导航路径不会发生碰撞，执行步骤S40；若所述局部导航路径会发生碰撞，执行步骤S30；

S30、将所述前瞻距离的值增大，获取所述导航路径上与所述自移动设备当前位置的距离为增大后的前瞻距离的引导点，规划所述自移动设备当前位置和新的所述引导点之间的局部导航路径；

对所述局部导航路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若判断所述局部导航路径不会发生碰撞，执行步骤S40；

S40、控制所述自移动设备按照所述局部导航路径行驶至所述引导点。

在一个实施例中，上述自移动设备具体可以包括以下至少之一：割草机器人、扫地机器人、拖地机器人、监控机器人等。当然，需要说明的是，上述所列举的自移动设备只是一种示意性说明。具体实施时，根据具体的应用场景和处理需求，上述目标设备还可以包括巡检机器人、保姆机器人等等。对此，本说明书不作限定。

自移动设备在工作区域内自主移动和执行工作任务。上述工作区域具体可以理解为自移动设备执行作业任务的区域范围，例如，割草机器人负责切割的草坪区域，扫地机器人负责打扫的房间区域，又例如，自动巡检设备负责巡检的工厂区域等等。

自移动设备根据当前位置和目标点位置自主规划导航路径，并根据规划的导航路径在工作区域内行驶。

具体的，可以参阅图3所示，自移动设备30在工作区域S内行驶，自移动设备30内存储有工作区域S的二维地图，并基于二维地图实时更新其当前坐标。示例性的，工作区域S的二维地图为相互垂直的R-x和R-y轴建立的二维平面地图，自移动设备30的实时坐标以R-x和R-y轴对应的具体坐标表示为Pn(x，y)。设自移动设备30的目标点为D(x，y)，控制系统预先规划到达目标点的导航路径，自移动设备在行驶过程中实施更新所处当前位置Pn，使自移动设备30跟随导航路径，最终到达目标点D。

其中，上述“引导点”为导航路径上与自移动设备30当前位置Pn的距离为前瞻距离L的点。前瞻距离L预先设置在自移动设备的控制系统中，以当前位置Pn为圆心以前瞻距离L为半径做一个圆，得到如图3虚线所示的圆，该圆与导航路径的交点即为引导点Ps。确定引导点Ps之后，规划自移动设备30当前位置Pn和引导点Ps之间的局部导航路径(如图3中较粗线段所示)。

自移动设备预先对局部导航路径进行碰撞分析，判断按照局部导航路径行驶是否会发生碰撞事件，若判断结果为否，也即局部导航路径不会发生碰撞，确定找到免碰撞导航路线，跳转至步骤S40，控制自移动设备按照局部导航路径行驶至引导点Ps。若上述判断结果为是，也即局部导航路径会发生碰撞，则执行步骤S30，进一步寻找合适的引导点。

在具体实施场景中，工作区域内可能出现移动障碍物，比如图中椭圆形状所示的障碍物，该障碍物靠近局部导航路径，自移动设备在对局部导航路劲进行碰撞分析，将发现按照当前局部导航路径行驶会发生碰撞事件，当前局部导航路径并非免碰撞导航路径，自移动设备将执行步骤S30。

步骤S30中，通过将前瞻距离增大来寻找新的引导点。具体的，请参见图4，将前瞻距离L＝L+Δ,其中，Δ为正值，新的前瞻距离L的值更大。以当前位置Pn为圆心以增大后的前瞻距离L为半径做一个圆(如图4中较大的虚线圆所示)，这个圆与导航路径的交点为新的引导点Ps，为了便于说明目的，将上一次规划确定的引导点记为Ps1，新的引导点Ps较Ps1更远离自移动设备30的当前位置Pn。再次规划自移动设备当前位置Pn和新的引导点Ps之间的局部导航路径，得到一条新的局部导航路径(如图4中粗实线所示)，该局部导航路径考虑了回避障碍物1。对上述局部导航路径进行碰撞分析，判断局部导航路径是否会发生碰撞，若判断局部导航路径不会发生碰撞，执行步骤S40，控制自移动设备按照局部导航路径行驶至引导点Ps。

随着自移动设备的当前位置的改变，基于前瞻距离确定的引导点的位置也随之变化。在自移动设备行驶过程中，每个规划周期内，局部导航路径均实时变化更新，由于局部导航路径的长度由当前位置和引导点确定，长度较短，每个规划计算量较小，对算力的要求大大降低，还可以更准确的识别与障碍物的关系，从而进行准确的碰撞分析，降低碰撞发生几率，提升规划成功率。

本实施例所提供的路径跟踪方法，在按照导航路径行驶过程中，通过前瞻距离确定引导点，基于引导点规划局部导航路径，对局部导航路径进行碰撞分析，若没有找到免碰撞的局部导航路径，则进一步通过增大前瞻距离的方式调整引导点，再次规划局部导航路径，并对局部导航路径进行碰撞分析，若不会发生碰撞，则可以按照局部导航路径行驶到引导点。如此，可以降低导航行驶过程中发生碰撞的可能，同时兼顾跟随和避障的需求，降低计算复杂度，使其适用于资源受限的环境。

为了提高寻找到免碰撞的局部导航路径的可能性，提升规划成功率，在一实施例中，若步骤S30中判断局部导航路径会发生碰撞，请参见图2所示，该方法还包括：

S50、获取所述引导点对应的所述自移动设备的位姿，根据所述位姿将所述引导点进行纵向偏置，得到新的引导点；

S60、规划所述自移动设备当前位置和新的引导点之间的局部导航路径，对所述局部路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若判断所述局部路径不会发生碰撞，执行步骤S40。

也就是说，在步骤S30规划的局部导航路径仍然没有找到免碰撞路径，则对引导点进行进一步的调整。具体的，请参见图5所示，为了便于说明目的，记上一次规划确定的引导点位Ps2，根据自移动设备行驶到引导点Ps2的位姿，将引导点Ps2进行纵向偏置，得到新的引导点Ps。根据新的引导点Ps规划当前位置和新的引导点之间的局部导航路径，该局部导航路径考虑了障碍物2的避障问题，因此可以提升避障能力。参见图5中粗实线所示新的局部导航路径，上一次的局部导航路径为粗虚线所示，可见新的局部导航路径在接近障碍物2的区段与障碍物2的距离更远，从而实现自移动设备30的免碰撞通行。其中，自移动设备在引导点Ps2的位姿包括自移动设备在引导点Ps2的坐标位置和朝向。其中，朝向为自移动设备在引导点Ps2的前进方向。

需要说明的是“纵向偏置”理解为基于位于引导点的自移动设备的位姿，以自移动设备的前进方向向左或者向右偏置。纵向偏置包括旋转量和偏置量，通过纵向偏置之后，将得到一个新的引导点，这个引导点大概已经偏离原导航路径。本实施例所提供的方法通过偏置引导点，平衡跟随能力和避障，得到一条能够通行的局部导航路径，保障规划成功率。

本具体实施例中，若步骤S60之中，判断局部导航路径是否会发生碰撞，若判断局部路径会发生碰撞，则当前规划失败，执行步骤S70，返回失败结果。

在具体实施例中，所述将引导点进行纵向偏置的步骤，在具体实施时，可以包括：

根据所述局部导航路径的碰撞分析，确定碰撞发生时所述自移动设备相对障碍物的碰撞位姿，根据所述碰撞位姿确定引导点的偏置量和偏置方向；

根据确定的所述偏置量和所述偏置方向对所述引导点进行旋转偏置。

自移动设备可能在局部导航路径上的任何一点发生碰撞事件，通过获取对局部导航路径进行碰撞分析的分析结果，可以确定碰撞发生时自移动设备的碰撞位姿，也即自移动设备所处的位置坐标和朝向，这个位置坐标和朝向可以反应障碍物的位置和相对自移动设备的方位。进一步的，可以根据碰撞位姿确定引导点的偏置量和偏置方向，使新的引导点更加远离障碍物，以便规划免碰撞的局部导航路径。

在一具体实施例中，上述步骤“根据碰撞位姿确定引导点的偏置量和偏置方向”，包括：

确定所述自移动设备对应所述碰撞位姿的位置坐标和对应的所述自移动设备的朝向；

获取所述局部导航路径周围的探测碰撞区域，根据所述位置坐标和所述探测碰撞区域的位置关系确定所述引导点的最小偏置量，根据预设动态调整算法和所述最小偏置量确定所述偏置量；

根据所述探测碰撞区域确定所述障碍物相对所述自移动设备的方位信息，根据所述方位信息确定偏置方向。

在上述步骤中，通过碰撞分析确定碰撞位姿，其中，碰撞位姿包括碰撞发生时自移动设备的位置坐标以及自移动设备的朝向。进一步获取局部导航路径周围的探测碰撞区域，识别碰撞位姿对应的位置坐标与探测碰撞区域的位置关系，根据碰撞位姿的位置坐标和探测碰撞区域的位置关系确定引导点的最小偏置量。该最小偏置量保障偏置之后，引导点可以位于探测碰撞区域之外。在实施时，根据预设动态调整算法和所最小偏置量确定实际采用的偏置量，该实际采用的偏置量大于最小偏置量，以保障避障的成功率。

具体的，偏置量可以理解为新的引导点与上一引导点的偏置距离，即两个点之间的距离值。示例性的，上一引导点位于探测碰撞区域，且与探测碰撞区域的最近外边界的距离为d，则该引导点需要至少偏置距离d才可能回避与障碍物的碰撞，因此最小偏置量为d。显然，采用最小偏置量d对引导点进行偏置可能仍然无法有效回避与障碍物的碰撞，因此，本实施例采用了预设动态调整算法基于最小偏置量得到实际偏置量，实际偏置量大于最小偏置量。

在确定偏置量之后，还要确定偏置方向，基于偏置量和偏置方向才能确定新的引导点的准确位置。在具体实施例中，根据探测碰撞区域确定障碍物相对自移动设备的方位信息，根据方位信息确定偏置方向。其中，偏置方向指向远离探测碰撞区域的一侧。示例性的，偏置方向可以采用偏置角度进行表示，偏置角度为新的引导点与自移动设备当前位置Pn的连线与自移动设备的前进方向之间的夹角。

上述“探测碰撞区域”的获取可以参见后续实施例的相关内容，在此不再赘述。

在一实施例中，上述步骤“控制所述自移动设备按照所述局部导航路径行驶至所述引导点，具体实施时可以包括：

计算所述局部导航路径的路径长度，根据所述路径长度和所述前瞻距离确定所述局部导航路径的曲率；

根据所述曲率确定所述自移动设备的最大线性加速度和控制周期；

判断所述自移动设备是否需要旋转以朝向所述引导点，若自移动设备不需要旋转，按照确定的所述控制周期调整所述自移动设备的当前线速度和当前角速度，使所述自移动设备在所述局部导航路径上行驶。

可以理解的，若局部导航路径弯曲度较大，自移动设备的角速度变化将较大，需要及时的调整方向以跟随局部导航路径，若没有及时调整朝向，将导致跟踪精度降低。因此，当局部导航路径弯曲度较大时跟踪难度较大。

为了保障跟踪的精度，在上述实施例中，根据局部导航路径的路径长度和前瞻距离确定局部导航路径的曲率，根据曲率确定最大线性加速度和控制周期，也即通过曲率限制最大线性加速度和控制周期，保障跟踪的精度。其中，控制周期理解为自移动设备对行驶进行控制的时间周期，控制周期越小，自移动设备的控制频率越大，控制精度越高。其中，曲率越大，最大线性加速度和控制周期越小。

具体的，局部导航路径的曲率划分为多个曲率段，对于每个曲率段设置对应的最大线性加速度和匹配的控制周期。确定局部导航路径的曲率之后，识别曲率所处的曲率段，从而匹配最大线性加速度和控制周期。

在一些实施场景中，自移动设备的朝向与引导点的方向不同甚至相反，此时，自移动设备需要原地旋转以朝向引导点。若自移动设备不需要旋转，则可以按照确定的控制周期调整自移动设备的当前线速度和当前角速度，使自移动设备在局部导航路径上行驶。其中，当前线速度小于最大线性加速度，角速度小于预设角速度阈值。

在一实施例中，上述步骤“所述对所述局部导航路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞”，在具体实时时可以包括：

模拟所述自移动设备在所述局部导航路径上的运动，记录所述自移动设备在所述局部导航路径上各个时刻的位置信息；

获取所述局部导航路径周围的探测碰撞区域，将各个时刻的所述位置信息与所述探测碰撞区域进行比较，判断所述位置信息是否处在所述探测碰撞区域内，若其中一个或多个所述位置信息处于所述探测碰撞区域内，判断所述局部导航路径会发生碰撞，若所有所述位置信息均不在所述探测碰撞区域内，判断所述局部导航路径不会发生碰撞。

在上述步骤中，对局部导航路径进行碰撞分析采用计算机模拟的方式，也即是说，自移动设备的控制系统预先模拟自移动设备在局部导航路径上的运动轨迹，记录自移动设备在局部导航路径上各个时刻的位置信息。将所有位置信息与探测碰撞区域进行比较，确定所有位置信息是否位于探测碰撞区域内，若其中一个或多个位置信息处于探测碰撞区域内，判断局部导航路径会发生碰撞，若所有位置信息均不在探测碰撞区域内，判断局部导航路径不会发生碰撞。

其中，探测碰撞区域是自移动设备根据探测的前方障碍物环境得到的。自移动设备配置有探测传感器，用于探测前方环境信息，从而识别障碍物信息。示例性的，探测传感器如距离传感器，相机等环境采集设备。其中，距离传感器如激光雷达、TOF传感器和红外传感器等等。相机如RGB相机，全景相机，鱼眼相机等等。

具体的，上述步骤“获取所述局部导航路径周围的探测碰撞区域”，在具体实施时，该方法还包括：

探测所述自移动设备前方的障碍物信息，识别障碍物外轮廓的位置；

将所述障碍物外轮廓进行膨胀运算得到所述探测碰撞区域。

具体的，上述识别障碍物的外轮廓通过上述探测传感器实现。进一步的，对外轮廓进行膨胀运算得到探测碰撞区域。其中，膨胀运算理解为对外轮廓进行放大处理，膨胀运算之后，障碍物位于探测碰撞区域之内。探测碰撞区域用于表示可能发生碰撞的区域，使自移动机器人回避探测碰撞区域，降低发生碰撞的可能。

在一些实施场景中，障碍物和目标点位于自移动设备的同一侧，自移动机器人需要绕过障碍物才能行驶到目标点位置。在一具体实施例中，该方法还包括以下步骤：

确定所述探测碰撞区域相对所述自移动设备的方位和所述引导点所在的方位，若障碍物相对所述自移动设备所在的方位与所述引导点相对所述自移动设备所在的方位相同，控制所述自移动设备向第一方向原地旋转预设角度，规划所述自移动设备当前位置和所述引导点之间的局部导航路径，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若所述局部导航路径会发生碰撞，控制所述自移动设备向第二方向原地旋转，再次规划所述自移动设备当前位置和所述引导点之间的局部导航路径，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若所述局部导航路径不会发生碰撞，执行步骤S40。

其中，第二方向与第一方向相反。当目标点和障碍物位于同一侧，向第一方向旋转后无法找到免碰撞的局部导航路径，则尝试反向旋转，继续规划局部导航路径，对局部导航路径进行碰撞分析，若不会发生碰撞，则控制自移动设备行驶到引导点，直到最终到达目标点。

在一具体实施例中，若其中一个或多个所述位置信息处于所述探测碰撞区域内，该方法还包括：

根据位于所述探测碰撞区域内的所述一个或多个所述位置信息提取可能发生碰撞的碰撞路径，将所述碰撞路径发送至终端，以提示即将发生碰撞。

在通过上述步骤之后，找的局部导航路径仍然会发生碰撞，也即自移动设备没有找到免碰撞导航路径，局部规划失败，上述方法终止。在上述实施例中，自移动设备将可能发生碰撞的碰撞路径提取出来，并发送置终端，以向用户提示即将发生碰撞。一方面，可以提醒用户进行干预，以减小实际发生碰撞的可能，另一方面，可以提升自移动设备的智能性，让用户可以获知自移动设备的行驶状态。

其中，终端可以为手持终端，如手机、平板电脑、笔记本、电话手表等设备。在上述实施方法中，用户可以预先获知自移动设备将要发生碰撞，在规划失败的情况下，提升了信息交互的智能。

实施例2

本发明还提供一种自移动设备，请参见图6，该自移动设备30包括机体31，行驶机构32和控制器(未示出)。行驶机构32设置于机体31的底部，用于支撑机体31并带动机体31移动，控制器设置于机体31内，与行驶机构32连接，用于控制行驶机构行驶。其中，控制器用于执行上任一实施例所提供的路径跟踪方法。

具体的，自移动设备30还包括设置在机体上的探测传感器33，用于探测自移动设备30所处的环境信息。探测传感器33的相关内容可以参见实施例1部分，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，可以做出其它不同形式的变化或变动，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种路径跟踪方法，用于自移动设备的局部路径规划，其特征在于，包括：

S10、获取导航路径上与所述自移动设备当前位置的距离为前瞻距离的引导点，规划所述自移动设备当前位置和所述引导点之间的局部导航路径；

S20、对所述局部导航路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若所述局部导航路径不会发生碰撞，执行步骤S40；若所述局部导航路径会发生碰撞，执行步骤S30；

S30、将所述前瞻距离的值增大，获取所述导航路径上与所述自移动设备当前位置的距离为增大后的前瞻距离的引导点，规划所述自移动设备当前位置和新的所述引导点之间的局部导航路径；

对所述局部导航路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若判断所述局部导航路径不会发生碰撞，执行步骤S40；

S40、控制所述自移动设备按照所述局部导航路径行驶至所述引导点。

2.根据权利要求1所述的路径跟踪方法，其特征在于，若所述步骤S30中判断所述局部导航路径会发生碰撞，所述方法还包括：

获取所述引导点对应的所述自移动设备的位姿，根据所述位姿将所述引导点进行纵向偏置，得到新的引导点；

规划所述自移动设备当前位置和新的引导点之间的局部导航路径，对所述局部路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，若判断所述局部路径不会发生碰撞，执行步骤S40。

3.根据权利要求2所述的路径跟踪方法，其特征在于，所述将所述引导点进行纵向偏置包括：

根据所述局部导航路径的碰撞分析，确定碰撞发生时所述自移动设备相对障碍物的碰撞位姿，根据所述碰撞位姿确定引导点的偏置量和偏置方向；

根据确定的所述偏置量和所述偏置方向对所述引导点进行旋转偏置。

4.根据权利要求3所述的路径跟踪方法，其特征在于，所述根据所述碰撞位姿确定引导点的偏置量和偏置方向包括：

确定所述自移动设备对应所述碰撞位姿的位置坐标和对应的所述自移动设备的朝向；

获取所述局部导航路径周围的探测碰撞区域，根据所述位置坐标和所述探测碰撞区域的位置关系确定所述引导点的最小偏置量，根据预设动态调整算法和所述最小偏置量确定所述偏置量；

根据所述探测碰撞区域确定所述障碍物相对所述自移动设备的方位信息，根据所述方位信息确定偏置方向。

5.根据权利要求1-4任一项所述的路径跟踪方法，其特征在于，步骤S40中，所述控制所述自移动设备按照所述局部导航路径行驶至所述引导点，包括：

计算所述局部导航路径的路径长度，根据所述路径长度和所述前瞻距离确定所述局部导航路径的曲率；

根据所述曲率确定所述自移动设备的最大线性加速度和控制周期；其中，所述曲率越大，所述最大线性加速度和所述控制周期越小；

判断所述自移动设备是否需要旋转以朝向所述引导点，若自移动设备不需要旋转，按照确定的所述控制周期调整所述自移动设备的当前线速度和当前角速度，使所述自移动设备在所述局部导航路径上行驶；其中，所述当前线速度小于所述最大线性加速度，所述角速度小于预设角速度阈值。

6.根据权利要求1-4任一项所述的路径跟踪方法，其特征在于，所述对所述局部导航路径进行碰撞分析，判断所述局部导航路径是否会发生碰撞，包括：

模拟所述自移动设备在所述局部导航路径上的运动，记录所述自移动设备在所述局部导航路径上各个时刻的位置信息；

获取所述局部导航路径周围的探测碰撞区域，将各个时刻的所述位置信息与所述探测碰撞区域进行比较，判断所述位置信息是否处在所述探测碰撞区域内，若其中一个或多个所述位置信息处于所述探测碰撞区域内，判断所述局部导航路径会发生碰撞，若所有所述位置信息均不在所述探测碰撞区域内，判断所述局部导航路径不会发生碰撞。

7.根据权利要求6所述的路径跟踪方法，其特征在于，所述获取所述局部导航路径周围的探测碰撞区域，所述方法还包括：

探测所述自移动设备前方的障碍物信息，识别障碍物外轮廓的位置；

将所述障碍物外轮廓进行膨胀运算得到所述探测碰撞区域。

8.根据权利要求6所述的路径跟踪方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述探测碰撞区域相对所述自移动设备的方位和所述引导点所在的方位，若障碍物相对所述自移动设备所在的方位与所述引导点相对所述自移动设备所在的方位相同，控制所述自移动设备向与所述障碍物所在方位相反的方向旋转，并根据当前朝向规划到达所述引导点的局部导航路径。

9.根据权利要求6所述的路径跟踪方法，其特征在于，若其中一个或多个所述位置信息处于所述探测碰撞区域内，所述方法还包括：

根据位于所述探测碰撞区域内的所述一个或多个所述位置信息提取可能发生碰撞的碰撞路径，将所述碰撞路径发送至终端，以提示即将发生碰撞。

10.一种自移动设备，其特征在于，包括：

机体；

行驶机构，设置于所述机体的底部，用于支撑所述机体并带动所述机体移动；

控制器，所述控制器用于执行上述权利要求1-9任一项所述的路径跟踪方法。