WO2020000127A1 - 一种导航路径跟踪控制方法、设备、移动机器人及系统 - Google Patents

一种导航路径跟踪控制方法、设备、移动机器人及系统 Download PDF

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WO2020000127A1
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mobile robot
navigation path
waypoint
moving speed
processor
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陈福财
颜江
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深圳市大疆创新科技有限公司
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G05D1/106—Change initiated in response to external conditions, e.g. avoidance of elevated terrain or of no-fly zones
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G05D1/102—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft specially adapted for vertical take-off of aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/30—Supply or distribution of electrical power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]

Definitions

  • the present invention relates to the field of control technology, and in particular, to a navigation path tracking control method, device, mobile robot, and system.
  • the commonly used path tracking control of mobile robots is mainly by taking coordinate points on a given navigation path as target points according to time parameters.
  • target points Taking an aircraft as an example, if the aircraft is affected by environmental factors such as high wind conditions during the movement, the aircraft The position of the aircraft will suddenly lag behind the target point significantly, resulting in a larger distance between the aircraft and the target point on the navigation path. Once the interference factors disappear, the aircraft will fly to the target point along a straight line, and the flight path will follow the original navigation path Large deviations result, resulting in poor system robustness and easy to produce unpredictable results.
  • Embodiments of the present invention provide a navigation path tracking control method, device, mobile robot, and system, which can implement precise tracking control of the navigation path of a mobile robot, and improve the accuracy and robustness of tracking control.
  • an embodiment of the present invention provides a navigation path tracking control method for a mobile robot, including:
  • an embodiment of the present invention provides another navigation path tracking control method for a mobile robot, including:
  • the tangential moving speed of the mobile robot is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • an embodiment of the present invention provides a navigation path tracking control device, including a memory and a processor;
  • the memory is used to store program instructions
  • the processor is configured to call the program instructions, and when the program instructions are executed, perform the following operations:
  • an embodiment of the present invention provides another navigation path tracking control device, including a memory and a processor;
  • the memory is used to store program instructions
  • the processor is configured to call the program instructions, and when the program instructions are executed, perform the following operations:
  • the tangential moving speed of the mobile robot is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • an embodiment of the present invention provides a mobile robot, including:
  • the power system configured on the fuselage is used to provide mobile power for the mobile robot
  • a processor to perform the following steps:
  • an embodiment of the present invention provides another mobile robot, including:
  • the power system configured on the fuselage is used to provide mobile power for the mobile robot
  • a processor to perform the following steps:
  • the tangential moving speed of the mobile robot is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • an embodiment of the present invention provides a navigation path tracking control system, including: a navigation path tracking control device and a mobile robot;
  • the navigation path tracking control device is configured to obtain a position of a mobile robot; determine a target waypoint on the navigation path that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot; and send a control instruction to the mobile robot, the control The instruction is used to control the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path;
  • the mobile robot is configured to move to a target waypoint on the navigation path in response to the control instruction.
  • an embodiment of the invention provides another navigation path tracking control system, including: a navigation path tracking control device and a mobile robot;
  • the navigation path tracking control device is configured to obtain a limit tangential moving speed of a mobile robot on a waypoint in a navigation path; and send a mobile control instruction to the mobile robot, where the mobile control instruction is used to cut the mobile robot. Control the moving speed so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed;
  • the mobile robot is configured to move in a navigation path in response to the movement control instruction.
  • an embodiment of the present invention provides a computer-readable storage medium.
  • the computer-readable storage medium stores a computer program.
  • the computer program When the computer program is executed by a processor, the computer program implements the functions described in the first or second aspect. Navigation path tracking control method for mobile robot.
  • the mobile robot by obtaining the position of the mobile robot, determining a target waypoint on the navigation path that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot, and controlling the mobile robot to the target waypoint on the navigation path
  • the movement realizes accurate tracking control of the navigation path of the mobile robot, and improves the accuracy and robustness of the tracking control.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a navigation path tracking control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic flowchart of a navigation path tracking control method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an interface between a mobile robot and a navigation path according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an interface between another mobile robot and a navigation path according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic flowchart of another navigation path tracking control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a force analysis interface of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic flowchart of another navigation path tracking control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an interface of a mobile robot and a navigation path of a sharp-curve waypoint according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a schematic flowchart of another navigation path tracking control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic structural diagram of a navigation path tracking control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic structural diagram of another navigation path tracking control device according to an embodiment of the present invention.
  • the navigation path tracking control method for a mobile robot may be executed by a navigation path tracking control system, which includes a navigation path tracking control device and a mobile robot.
  • the navigation path control device may be installed on a mobile robot.
  • the navigation path control device may be spatially independent of the mobile robot.
  • the navigation path control device It may be a component of a mobile robot, ie the mobile robot includes a navigation path control device.
  • the mobile robot may include a mobile robot such as an unmanned aerial vehicle, an unmanned vehicle, an unmanned ship, and the navigation path tracking control device and the mobile robot may perform two-way communication.
  • the navigation path tracking control device in the navigation path tracking control system can acquire the position of the mobile robot in real time during the movement of the mobile robot, and determine a target on the navigation path that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot. Waypoint, controlling the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path.
  • the position of the mobile robot obtained by the navigation path tracking control device is the current position of the mobile robot obtained during the movement of the mobile robot.
  • the navigation path may be obtained by a navigation path tracking control device from a control terminal.
  • the control terminal may determine a navigation path by detecting a user's navigation path planning operation, and through a wired or wireless data link The route is sent to the navigation path tracking device.
  • the navigation path may also be planned by the navigation path tracking control device. For example, when the mobile robot performs a work task (such as a photographing task, an agricultural operation task, or a return flight task), the navigation tracking control device may plan the navigation. path.
  • a work task such as a photographing task, an agricultural operation task, or a return flight task
  • the navigation path includes a plurality of navigation points
  • the navigation path tracking control device may determine, from the plurality of navigation points on the navigation path, that a position that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot.
  • the target waypoint and controls the mobile robot to move toward the target waypoint.
  • the navigation path tracking control device may determine a target waypoint from the navigation path where the position of the mobile robot satisfies a preset position relationship, and control the mobile robot to the The target waypoint moves.
  • the target waypoint that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot refers to a target waypoint on the navigation path that is closest to the position of the mobile robot.
  • the target waypoint that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot may also refer to a target waypoint that meets other relationships, which is not specifically limited in this embodiment of the present invention.
  • the navigation path tracking control method for a mobile robot can also be applied to other mobile devices, such as mobile devices such as robots, drones, unmanned vehicles, and unmanned ships that can move autonomously.
  • mobile devices such as robots, drones, unmanned vehicles, and unmanned ships that can move autonomously.
  • the following describes a navigation path tracking control system provided by an embodiment of the present invention. For the convenience of description, the following uses a drone as a mobile robot for schematic description.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of a navigation path tracking control system according to an embodiment of the present invention.
  • the navigation path tracking control system includes a navigation path tracking control device 11 and a mobile robot 12.
  • a communication connection may be established between the mobile robot 12 and the navigation path tracking control device 11 through a wireless communication connection.
  • a communication connection may also be established between the mobile robot 12 and the navigation path tracking control device 11 through a wired communication connection.
  • the mobile robot 12 may be a rotor-type aircraft, for example, a quad-rotor, a six-rotor, an eight-rotor, or an aircraft such as a fixed-wing aircraft.
  • the mobile robot 12 includes a power system 121, which is used to provide mobile power for the mobile robot 12.
  • the mobile robot 12 may further include a positioning sensor for acquiring a measurement position of the mobile robot. Measuring the position determines the position of the mobile robot.
  • the navigation path tracking control device 11 may obtain a position of the mobile robot 12 by using a measurement position output by a positioning sensor, and determine on the navigation path that the position of the mobile robot 12 satisfies a preset position relationship. And sending a control instruction to the mobile robot 12 to control the mobile robot 12 to move to the target waypoint on the navigation path.
  • the tracking of the navigation path by the mobile robot can be controlled by the position relationship of the position of the mobile robot and the navigation path, that is, the waypoint on the navigation path is selected by the position relationship of the position of the mobile robot and the waypoint on the navigation path.
  • the mobile robot's movement trajectory and the navigation path can be accurately aligned. It overcomes the traditional way to select the waypoints on the navigation path to control the tracking of the mobile robot and the navigation path according to the time parameter, overcomes the problem of large deviation between the mobile trajectory and the navigation path, and improves the navigation of the mobile robot. Path tracking accuracy.
  • the navigation path tracking control device 11 may obtain the limit tangential moving speed of the mobile robot 12 on the waypoint in the navigation path during the process of controlling the mobile robot 12 to move to the target waypoint of the navigation path. And sending a movement control instruction to the mobile robot 12 so that the tangential moving speed when the mobile robot 12 reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • a mobile robot moving on a navigation path can be prevented from leaving the navigation path, and the mobile robot can strictly move along the navigation path.
  • FIG. 2 is a schematic flowchart of a navigation path tracking control method according to an embodiment of the present invention. The method may be executed by a navigation path tracking control device, where the detailed explanation of the navigation path tracking control device is as before As described. Specifically, the method according to the embodiment of the present invention includes the following steps.
  • the navigation path tracking control device can acquire the position of the mobile robot in real time.
  • the navigation path tracking control device may acquire a measurement position output by a positioning sensor of the mobile robot, and correct the measurement position according to the determined system delay to obtain the mobile robot during the movement The current position.
  • the navigation path tracking control device may obtain a system delay through a preset compensator, thereby correcting the measurement position according to the acquired system delay to obtain the mobile robot during the movement process. The current position in.
  • the navigation path tracking control device may experimentally establish a system model for sample training, and calculate the system model based on the established system model.
  • the system is delayed, and the measurement position is corrected for the system delay to obtain the current position of the mobile robot during the movement.
  • the system uses the classic Smith estimation compensator. It records the historical control instructions, historical system state (speed), and the model of the system to estimate the system state after several cycles to obtain the system delay. And correct the measurement position output by the positioning sensor in the mobile robot according to the acquired delay of the system to obtain the current position of the mobile robot during the movement.
  • S202 Determine a target waypoint on the navigation path that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot.
  • the navigation path tracking control device may determine a target waypoint on the navigation path that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot.
  • the target waypoint that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot is a target waypoint closest to the position of the mobile robot.
  • the navigation path tracking control device determines a waypoint closest to the position of the mobile robot, that is, a target waypoint, among a plurality of waypoints included in the navigation path.
  • the navigation path tracking control device may use a reference waypoint on the navigation path as a starting point to determine a target closest to the position of the mobile robot on a navigation path within a preset length range along the direction of the navigation path.
  • Waypoint The reference waypoint is a previous target waypoint. This embodiment can avoid missing a part of the navigation path when selecting the target waypoint, and ensures that the mobile robot moves along the navigation path while moving toward the target waypoint.
  • the navigation path tracking control device may use a nearest point search algorithm to calculate a movement on a navigation path within a preset length range along the direction of the navigation path using a reference waypoint on the navigation path as a starting point.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an interface between a mobile robot and a navigation path according to an embodiment of the present invention.
  • the mobile robot is an aircraft 31, and the aircraft 31 Deviates from the navigation path 32, if the navigation path tracking control device determines on the navigation path 32 by the closest point search algorithm that the closest waypoint to the aircraft 31 includes a waypoint 34 and a waypoint 35, the navigation The path tracking control device can determine the target waypoint from the waypoints 34 and 35.
  • the navigation path tracking control device uses the previous target waypoint 33 as the starting point, and the preset length range along the navigation path direction is determined as the AB range region, thereby determining The waypoint 34 is within the preset length range AB, and the waypoint 35 is outside the preset length range AB. Therefore, the waypoint 34 can be determined to be within the preset length range AB along the navigation path.
  • the aircraft 31 is closest to the target waypoint.
  • S203 Control the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path.
  • the navigation path tracking control device may control the mobile robot to approach the target path on the navigation path. Point movement, in this way control the tracking of the navigation path of the mobile robot.
  • the navigation path tracking control device may determine a radial control error according to a distance between the target waypoint and the position of the mobile robot, and control the mobile robot in a radial direction according to the radial control error. Move in a direction toward a target waypoint on the navigation path.
  • the navigation path tracking control device may directly determine the distance between the target waypoint and the position of the mobile robot as a radial control error.
  • the target waypoint that satisfies a preset positional relationship with the position of the mobile robot is the target waypoint closest to the position of the mobile robot, and the distance between the target waypoint and the position of the mobile robot is directly Determined as radial control error.
  • the mobile robot is controlled to move to the target waypoint according to the radial control error, for example, a radial speed control instruction is generated according to the radial control error, and the mobile robot controls the power system to generate power according to the radial speed control instruction so that The mobile robot moves the target waypoint in the radial direction.
  • a radial speed control instruction is generated according to the radial control error
  • the mobile robot controls the power system to generate power according to the radial speed control instruction so that The mobile robot moves the target waypoint in the radial direction.
  • the navigation path tracking control device may determine a tangential control error according to a distance between the target waypoint and the position of the mobile robot, and control the mobile robot in the tangent according to the tangential control error. Move in a direction toward a target waypoint on the navigation path.
  • the navigation path tracking control device may directly determine the distance between the target waypoint and the position of the mobile robot as a tangential control error.
  • the mobile robot is controlled to move toward the target waypoint in the tangential direction according to the tangential control error.
  • a tangential speed control instruction is generated according to the tangential control error, and the mobile robot controls the power according to the tangential speed control instruction.
  • the system generates power to move the mobile robot's target waypoint in the tangential direction.
  • the navigation path tracking control device may receive a navigation path in the form of a segmented polynomial generated by a path generation module or a control terminal, wherein the path generation module or the control terminal may ensure a smooth connection between the segmented navigation paths, And each segment of the navigation path consists of 3 rows and N columns, that is, a 3xN polynomial coefficient matrix and parameter domains.
  • the segmented polynomial is encapsulated into a complete navigation path.
  • the interface function can directly obtain the navigation path: waypoint position, cut Information such as direction, radial direction, curvature information (such as radius of curvature), path length (ie, length along the direction of the navigation path), and so on.
  • FIG. 4 can be used as an example for illustration.
  • FIG. 4 is another schematic diagram of an interface between a mobile robot and a navigation path according to an embodiment of the present invention.
  • the mobile robot is an aircraft 41.
  • the schematic diagram also includes: navigation The path 42, the target waypoint 43, the tangential moving direction 44, and the radial moving direction 45.
  • the navigation path tracking control device may obtain the coordinate position of the target waypoint 43 and determine a radial control error d based on a distance between the coordinate position of the target waypoint 43 and the coordinate position of the aircraft 41, and according to The radial control error d controls the aircraft 41 to move in a radial moving direction 45 toward a target waypoint 43 on the navigation path 42.
  • the navigation path tracking control device may obtain a moving speed of the mobile robot, and control the mobile robot to move the mobile robot in a radial direction toward the navigation path according to the radial control error and the moving speed.
  • the target waypoint moves.
  • the moving speed includes a tangential moving speed in a tangential direction and a radial moving speed in a radial direction. Specifically, since the mobile robot has a moving speed at the current position, the moving speed will affect the control of the mobile robot in the radial direction. Therefore, it is necessary to control the mobile robot in the radial direction according to the mobile robot's movement and radial control error. Move up to the target waypoint on the navigation path.
  • the navigation path tracking control device may obtain a tangential moving speed of the moving speed in a tangential direction, and determine a compensation centripetal acceleration according to the tangential moving speed and a radius of curvature corresponding to the target waypoint.
  • the navigation path tracking control device may control the mobile robot to move in a radial direction toward a target waypoint on the navigation path according to the radial control error and compensating centripetal acceleration.
  • the mobile robot needs to be constrained by centripetal acceleration, so that the mobile robot will not yaw the navigation path. Therefore, when controlling the mobile robot to move to the target waypoint in the radial direction, it is necessary to compensate this centripetal acceleration, that is, to compensate the centripetal acceleration into the radial direction control process.
  • the speed of the tangential movement speed of the mobile robot is constant, and the tangential speed of the mobile robot is fixed by a program of the mobile robot, or specified by a user of the mobile robot through a control terminal, For example, the user wants the mobile robot to keep the speed of the tangential moving speed constant while tracking the navigation path.
  • the speed of the tangential movement speed of the mobile robot is variable.
  • the user can control the speed of the tangential movement speed in real time through the control terminal.
  • the speed of the tangential movement speed of the mobile robot is variable.
  • FIG. 4 is taken as an example for description.
  • the moving speed of the aircraft 41 obtained by the navigation path tracking control device is V
  • the navigation path tracking control device may control the aircraft to move to the target waypoint 43 on the navigation path 42 in the radial direction 45 according to the determined radial control error d and the compensation centripetal acceleration a.
  • the navigation path tracking control device may obtain a radial moving speed of the moving speed in a radial direction, and control the moving speed according to the radial control error, compensating centripetal acceleration, and radial moving speed.
  • the mobile robot moves in a radial direction toward a target waypoint on the navigation path.
  • FIG. 4 is taken as an example for illustration.
  • the navigation path tracking control device can obtain the radial movement speed V 2 of the movement speed V of the aircraft 41 in the radial direction 45, and compensate according to the determined radial control error d and compensation.
  • the centripetal acceleration a and the radial moving speed V 2 control the aircraft 41 to move in a radial direction 45 toward a target waypoint 43 on the navigation path 42.
  • the navigation path tracking control device acquires the position of the mobile robot, determines a target waypoint on the navigation path that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot, and controls the mobile robot to the navigation
  • the movement of the target waypoint on the path realizes high-precision tracking control of the navigation path of the mobile robot, and improves the accuracy of the tracking control.
  • FIG. 5 is a schematic flowchart of another navigation path tracking control method according to an embodiment of the present invention.
  • the method may be executed by a navigation path tracking control device.
  • the specific explanation of the navigation path tracking control device is as before.
  • the embodiment of the present invention is a detailed description of controlling the tangential movement speed of the mobile robot on the navigation path.
  • the method of the embodiment of the present invention includes the following steps .
  • S501 Obtain the limit tangential moving speed of the mobile robot on the target waypoint.
  • the navigation path tracking control device may obtain the limit tangential moving speed of the mobile robot at the target waypoint after controlling the mobile robot to move to the target waypoint on the navigation path.
  • the navigation path tracking control device may determine the radius of curvature of the target waypoint on the navigation path and the extreme motion posture of the mobile robot, and determine the position of the mobile robot based on the curvature radius and the extreme motion posture.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a force analysis interface of a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
  • the mobile robot is an aircraft 60.
  • the aircraft 60 moves on the navigation path, it can obtain the radius of curvature R in the direction 61 of the target waypoint on the navigation path, and obtain the extreme motion of the aircraft 60
  • the attitude angle ⁇ max corresponding to the attitude, wherein the extreme motion attitude of the mobile robot is determined by the physical properties of the mobile robot.
  • the limit tangential moving speed V 1max of the aircraft 60 in the tangential direction 62 on the target waypoint is determined.
  • Gravitational acceleration g, and drag coefficient f according to the formula: The calculation determines the limit tangential moving speed of the aircraft 60 on the target waypoint.
  • S502 Control the tangential moving speed of the mobile robot so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the target waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • the navigation path tracking control device may control the tangential movement speed of the mobile robot. For example, during the process of the mobile robot moving to the target waypoint, when it is determined that the current tangential movement speed of the mobile robot is large, the navigation path The tracking control device may reduce the tangential moving speed of the mobile robot so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the target waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • the navigation path tracking control device may control the tangential movement speed of the mobile robot so that the tangential movement speed when the mobile robot reaches the target waypoint is less than or equal to the limit tangential movement speed.
  • the navigation path tracking control device controls the tangential moving speed of the mobile robot by acquiring the limit tangential moving speed of the mobile robot on the target waypoint, so that the mobile robot reaches the target waypoint.
  • the tangential movement speed at the time is less than or equal to the limit tangential movement speed to prevent the mobile robot from leaving the navigation path due to the excessive tangential movement speed during the movement of the mobile robot on the navigation path.
  • FIG. 7 is a schematic flowchart of another navigation path tracking control method according to an embodiment of the present invention.
  • the method may be executed by a navigation path tracking control device, where the specific explanation of the navigation path tracking control device is as before As described.
  • the difference between the embodiment of the present invention and the embodiment described in FIG. 5 is that the embodiment of the present invention is a detailed description of controlling a sharp turn waypoint of a mobile robot on a navigation path.
  • the method of the embodiment of the present invention includes the following steps.
  • S701 Obtain at least one sharp waypoint on a navigation path.
  • the navigation path tracking control device may acquire at least one sharp curve waypoint on the navigation path.
  • FIG. 8 can be used as an example for illustration.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an interface between a mobile robot and a navigation path of a sharp turn waypoint provided by an embodiment of the present invention.
  • the mobile robot is an aircraft 81.
  • the navigation path tracking control device may determine the positions of all the curvature maximum points on the navigation path by a numerical solution according to the expression of the curvature vector, wherein each of the curvature maximum points is determined. This is the sharp waypoint.
  • S702 Obtain the limit tangential moving speed of the mobile robot at each sharp waypoint.
  • the navigation path tracking control device can obtain the limit tangential moving speed of the mobile robot on each sharp waypoint.
  • the navigation path tracking control device may determine each sharp waypoint on the navigation path by calculating a curvature maximum point on the navigation path, and obtain a curvature radius of each sharp waypoint on the navigation path. And acquiring the extreme motion attitude of the mobile robot, so as to determine the extreme tangential moving speed of the mobile robot on each of the sharp curve waypoints according to the curvature radius and the extreme motion attitude.
  • the navigation path tracking control device can obtain the sharp curve on the navigation path 82 during the movement of the aircraft 81 along the navigation path 82.
  • waypoint 83 radius of curvature R and acquiring the motion attitude of the aircraft 81 limit the maximum attitude angle ⁇ max, and in accordance with the radius of curvature R and the extreme sports ⁇ max, determining the sharp point of the aircraft flight 81 The extreme tangential moving speed V 1max at 83.
  • S703 Control the tangential moving speed of the mobile robot so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches each of the sharp-curving waypoints is less than or equal to the limit tangential moving speed corresponding to the sharp-curving waypoint.
  • the navigation path tracking control device may control the tangential moving speed of the mobile robot, so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches each of the sharp curve waypoints is less than or equal to the sharp curve course The limit tangential moving speed corresponding to the point.
  • the mobile robot can be prevented from leaving the navigation path at the sharp turn waypoint, so as to more effectively control the mobile robot to move along the navigation path.
  • the navigation path tracking control device performs the tangential moving speed of the mobile robot by acquiring at least one sharp curve waypoint on the navigation path and the limit tangential moving speed of the mobile robot at each sharp curve waypoint. Control so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches each of the sharp waypoints is less than or equal to the limit tangential moving speed corresponding to the sharp waypoints to prevent the mobile robot from moving away from the Navigation path.
  • FIG. 9 is a schematic flowchart of another navigation path tracking control method for a mobile robot according to an embodiment of the present invention.
  • the method may be executed by a navigation path tracking control device.
  • the explanation is as before.
  • the embodiment of the present invention is a detailed description of controlling the speed on a waypoint when the mobile robot moves on a navigation path.
  • the method of the embodiment of the present invention includes the following steps.
  • S901 Obtain the limit tangential moving speed of the mobile robot on the waypoint in the navigation path.
  • the navigation path tracking control device may obtain the limit tangential moving speed of the mobile robot on a waypoint in the navigation path.
  • the waypoint is a sharp curve waypoint in a navigation path.
  • the navigation path tracking control device may obtain the extreme motion posture of the mobile robot by acquiring a curvature radius of a waypoint in the navigation path, and determine the extreme motion posture based on the curvature radius and the extreme motion posture.
  • the specific tangential moving speed of the mobile robot on the waypoint is as described above and the specific implementation process is described above, and will not be repeated here.
  • S902 Control the tangential movement speed of the mobile robot so that the tangential movement speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential movement speed.
  • the navigation path tracking control device may control the tangential moving speed of the mobile robot so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • the navigation path tracking control device may determine a distance between the mobile robot along the navigation path direction and the waypoint in the navigation path, if the distance is less than or equal to a preset distance threshold and the mobile robot ’s
  • the mobile robot is controlled to decelerate so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangent corresponding to the sharp turn To move speed.
  • the mobile robot is an aircraft 81
  • the navigation path tracking control device determines that the distance between the aircraft 81 along the navigation path 82 and the waypoint 83 in the navigation path 82 is less than a preset distance threshold
  • the aircraft 81 is controlled to decelerate so that the tangential moving speed of the aircraft 81 when reaching the waypoint 83 is less than or equal to the sharp waypoint 83 corresponds to the limit tangential moving speed.
  • the navigation path tracking control device may determine the distance between the mobile robot along the navigation path direction and the waypoint in the navigation path according to the position of the mobile robot and the position of the waypoint.
  • the navigation path tracking control device can calculate the distance between any two waypoints on the navigation path in real time by using path length integration.
  • the path length integration algorithm can be calculated using a numerical solution to greatly Improve calculation efficiency.
  • a Gauss Adaptive or Newton-Cotes algorithm can be used to calculate the distance between any two waypoints on the navigation path.
  • the integration algorithm is not specifically limited.
  • the navigation path tracking control device may obtain the measurement position output by the positioning sensor of the mobile robot, and correct the measurement position according to the system delay to obtain the position of the mobile robot.
  • the navigation path tracking control device obtains the limit tangential moving speed of the mobile robot on the waypoint in the navigation path, and controls the tangential moving speed of the mobile robot to make the mobile robot reach the destination.
  • the tangential moving speed at the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed to prevent the mobile robot from leaving the navigation path when moving on the navigation path.
  • FIG. 10 is a schematic structural diagram of a navigation path tracking control device according to an embodiment of the present invention.
  • the navigation path tracking control device includes: a memory 1001, a processor 1002, and a data interface 1003.
  • the data interface 1103 is used for transmitting data information between the navigation path tracking control device and the mobile robot.
  • the memory 1001 may include a volatile memory; the memory 1001 may also include a non-volatile memory; the memory 1001 may further include a combination of the foregoing types of memories.
  • the processor 1002 may be a central processing unit (CPU).
  • the processor 1002 may further include a hardware chip.
  • the above hardware chip may be an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), or a combination thereof.
  • the PLD may be a complex programmable logic device (CPLD), a field-programmable gate array (FPGA), or any combination thereof.
  • the memory 1001 is used to store program instructions, and the processor 1002 may call the program instructions stored in the memory 1001 to perform the following steps:
  • the target waypoint that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot is a target waypoint closest to the position of the mobile robot.
  • the processor 1002 may call program instructions stored in the memory 1001 to control the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path, and is specifically configured to perform the following steps:
  • the processor 1002 may call program instructions stored in the memory 1001, and when the distance between the target waypoint and the position of the mobile robot is determined as a radial control error, the processor 1002 is specifically configured to perform the following steps:
  • the distance between the target waypoint and the position of the mobile robot is determined as a radial control error.
  • processor 1002 may call program instructions stored in the memory 1001, and is further configured to perform the following steps:
  • processor 1002 may call program instructions stored in the memory 1001, and is further configured to perform the following steps:
  • processor 1002 may call program instructions stored in the memory 1001, and is further configured to perform the following steps:
  • the processor 1002 may call program instructions stored in the memory 1001 to determine a target waypoint on the navigation path that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot, and is specifically configured to perform the following steps:
  • a target waypoint that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot is determined on a navigation path within a preset length along the direction of the navigation path.
  • the reference waypoint is a previous target waypoint.
  • processor 1002 may call program instructions stored in the memory 1001, and is further configured to perform the following steps:
  • the tangential moving speed of the mobile robot is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the target waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • the processor 1002 may call a program instruction stored in the memory 1001 to obtain a limit tangential moving speed of the mobile robot on the target waypoint, and is specifically configured to perform the following steps:
  • processor 1002 may call program instructions stored in the memory 1001, and is further configured to perform the following steps:
  • the tangential moving speed of the mobile robot is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches each of the sharp turning waypoints is less than or equal to the limit tangential moving speed corresponding to the sharp turning waypoints.
  • the processor 1002 may call a program instruction stored in the memory 1001 to obtain a limit tangential moving speed of the mobile robot at each sharp waypoint, specifically for performing the following steps:
  • a limit tangential moving speed of the mobile robot at each of the sharp curve waypoints is determined.
  • processor 1002 may call program instructions stored in the memory 1001 to obtain the position of the mobile robot, and is specifically configured to perform the following steps:
  • the movement realizes the tracking control of the navigation path of the mobile robot, prevents the mobile robot from leaving the navigation path when moving on the navigation path, and improves the accuracy of the tracking control.
  • FIG. 11 is a schematic structural diagram of another navigation path tracking control device according to an embodiment of the present invention.
  • the navigation path tracking control device includes: a memory 1101, a processor 1102, and a data interface 1103.
  • the data interface 1103 is used for transmitting data information between the navigation path tracking control device and the mobile robot.
  • the memory 1101 may include a volatile memory; the memory 1101 may also include a non-volatile memory; the memory 1101 may further include a combination of the foregoing types of memories.
  • the processor 1102 may be a central processing unit (central processing unit, CPU).
  • the processor 1102 may further include a hardware chip.
  • the above hardware chip may be an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), or a combination thereof.
  • the PLD may be a complex programmable logic device (CPLD), a field-programmable gate array (FPGA), or any combination thereof.
  • the memory 1101 is used to store program instructions, and the processor 1102 may call the program instructions stored in the memory 1001 to perform the following steps:
  • the tangential moving speed of the mobile robot is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • the processor 1102 can call the program instructions stored in the memory 1101 to obtain the limit tangential moving speed of the mobile robot on the waypoint in the navigation path, it is specifically used to perform the following steps:
  • the waypoint is a sharp curve waypoint in a navigation path.
  • processor 1102 may call program instructions stored in the memory 1101 to control the tangential movement speed of the mobile robot, and is specifically configured to perform the following steps:
  • the mobile robot If the distance is less than or equal to a preset distance threshold and the tangential movement speed of the mobile robot is greater than or equal to the limit tangential movement speed, controlling the mobile robot to decelerate so that the mobile robot reaches the waypoint
  • the tangential moving speed of is less than or equal to the limit tangential moving speed corresponding to the sharp waypoint.
  • processor 1102 may call the program instructions stored in the memory 1101 to determine the distance between the mobile robot along the navigation path direction and the waypoint in the navigation path, and is specifically configured to perform the following steps:
  • processor 1102 may call program instructions stored in the memory 1101, and is further configured to perform the following steps:
  • the measurement position is corrected according to the system delay to obtain the position of the mobile robot.
  • the navigation path tracking control device obtains the limit tangential moving speed of the mobile robot on the waypoint in the navigation path, and controls the tangential moving speed of the mobile robot to make the mobile robot reach the destination.
  • the tangential moving speed at the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed to prevent the mobile robot from leaving the navigation path when moving on the navigation path.
  • An embodiment of the present invention further provides a mobile robot, including: a fuselage; a power system configured on the fuselage to provide mobile power for the mobile robot; a processor to obtain a position of the mobile robot; and a navigation path Determine a target waypoint that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot; and control the mobile robot to move to the target waypoint on the navigation path.
  • the target waypoint that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot is a target waypoint closest to the position of the mobile robot.
  • the processor controls the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path
  • the processor is specifically configured to:
  • the processor determines the radial control error according to the distance between the target waypoint and the position of the mobile robot, the processor is specifically configured to:
  • the distance between the target waypoint and the position of the mobile robot is determined as a radial control error.
  • processor is further configured to:
  • the processor controls the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path in a radial direction according to the radial control error
  • the processor is specifically configured to:
  • processor is further configured to:
  • the processor controls the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path in a radial direction according to the radial control error and the moving speed
  • the processor is specifically configured to:
  • processor is further configured to:
  • the processor controls the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path in a radial direction according to the radial control error and the moving speed
  • the processor is specifically configured to:
  • the processor determines a target waypoint on the navigation path that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot, the processor is specifically configured to:
  • a target waypoint that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot is determined on a navigation path within a preset length along the direction of the navigation path.
  • the reference waypoint is a previous target waypoint.
  • processor is further configured to:
  • the tangential moving speed of the mobile robot is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the target waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • the processor when the processor obtains a limit tangential moving speed of the mobile robot on the target waypoint, the processor is specifically configured to:
  • processor is further configured to:
  • the tangential moving speed of the mobile robot is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches each of the sharp turning waypoints is less than or equal to the limit tangential moving speed corresponding to the sharp turning waypoints.
  • the processor acquires the limit tangential moving speed of the mobile robot at each sharp waypoint, the processor is specifically configured to:
  • a limit tangential moving speed of the mobile robot at each of the sharp curve waypoints is determined.
  • the processor obtains the position of the mobile robot
  • the processor is specifically configured to:
  • An embodiment of the present invention further provides another mobile robot, including: a fuselage; a power system configured on the fuselage to provide mobile power for the mobile robot; and a processor to perform the following steps:
  • the tangential moving speed of the mobile robot is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • the processor when the processor obtains the limit tangential moving speed of the mobile robot on a waypoint in the navigation path, the processor is specifically configured to:
  • the waypoint is a sharp curve waypoint in a navigation path.
  • the processor controls the tangential movement speed of the mobile robot, the processor is specifically configured to:
  • the mobile robot If the distance is less than or equal to a preset distance threshold and the tangential movement speed of the mobile robot is greater than or equal to the limit tangential movement speed, controlling the mobile robot to decelerate so that the mobile robot reaches the waypoint
  • the tangential moving speed of is less than or equal to the limit tangential moving speed corresponding to the sharp waypoint.
  • the processor determines a distance between a mobile robot along a navigation path direction and the waypoint in the navigation path, the processor is specifically configured to:
  • processor is further configured to:
  • the measurement position is corrected according to the system delay to obtain the position of the mobile robot.
  • the navigation path tracking control device obtains the limit tangential moving speed of the mobile robot on the waypoint in the navigation path, and controls the tangential moving speed of the mobile robot to make the mobile robot reach the destination.
  • the tangential moving speed at the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed to prevent the mobile robot from leaving the navigation path when moving on the navigation path.
  • An embodiment of the present invention further provides a navigation path tracking control system, including: a navigation path tracking control device and a mobile robot;
  • the navigation path tracking control device is configured to obtain a position of a mobile robot; determine a target waypoint on the navigation path that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot; and send a control instruction to the mobile robot, the control The instruction is used to control the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path;
  • the mobile robot is configured to move to a target waypoint on the navigation path in response to the control instruction.
  • the target waypoint that satisfies a preset position relationship with the position of the mobile robot is a target waypoint closest to the position of the mobile robot.
  • the navigation path tracking control device is configured to determine a radial control error according to a distance between the target waypoint and a position of the mobile robot; and control the mobile robot in a radial direction according to the radial control error. Move in a direction toward a target waypoint on the navigation path.
  • the navigation path tracking control device is configured to determine a distance between the target waypoint and a position of the mobile robot as a radial control error.
  • the navigation path tracking control device is further configured to obtain a moving speed of the mobile robot; and control the mobile robot to move toward the navigation path in a radial direction according to the radial control error and the moving speed.
  • Target waypoint moves.
  • the navigation path tracking control device is further configured to obtain a tangential moving speed of the moving speed in a tangential direction; and determine a compensation centripetal acceleration according to the tangential moving speed and a curvature radius corresponding to the target waypoint. ; Controlling the mobile robot to move to a target waypoint on the navigation path in a radial direction according to the radial control error and compensating centripetal acceleration.
  • the navigation path tracking control device is further configured to obtain a radial moving speed of the moving speed in a radial direction; and to control an The mobile robot moves in a radial direction toward a target waypoint on the navigation path.
  • the navigation path tracking control device is configured to use a reference waypoint on the navigation path as a starting point to determine that the position of the mobile robot satisfies a preset on a navigation path within a preset length range along the direction of the navigation path.
  • the target waypoint for the positional relationship is configured to use a reference waypoint on the navigation path as a starting point to determine that the position of the mobile robot satisfies a preset on a navigation path within a preset length range along the direction of the navigation path.
  • the reference waypoint is a previous target waypoint.
  • the navigation path tracking control device is further configured to obtain a limit tangential moving speed of the mobile robot on the target waypoint; and control the tangential moving speed of the mobile robot so that the mobile robot The tangential moving speed when reaching the target waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed.
  • the navigation path tracking control device is configured to obtain a radius of curvature of a target waypoint on the navigation path; obtain a limit motion attitude of the mobile robot; and determine the movement according to the radius of curvature and limit motion attitude The limit tangential moving speed of the robot on the target waypoint.
  • the navigation path tracking control device is further configured to obtain at least one sharp turn waypoint on the navigation path; obtain a limit tangential moving speed of the mobile robot on each sharp turn waypoint; The tangential moving speed is controlled so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches each of the sharp-curving waypoints is less than or equal to the limit tangential moving speed corresponding to the sharp-curving waypoint.
  • the navigation path tracking control device is configured to acquire a curvature radius of each sharp-curving waypoint on the navigation path; acquire an extreme motion attitude of the mobile robot; and determine a position according to the curvature radius and the extreme motion attitude The limit tangential moving speed of the mobile robot on each of the sharp-curved waypoints.
  • the navigation path tracking control device is configured to obtain a measurement position output by a positioning sensor of the mobile robot; and correct the measurement position according to a system delay to obtain the position of the mobile robot.
  • An embodiment of the present invention also provides another navigation path tracking control system, including: a navigation path tracking control device and a mobile robot;
  • the navigation path tracking control device is configured to obtain a limit tangential moving speed of a mobile robot on a waypoint in a navigation path; and send a mobile control instruction to the mobile robot, where the mobile control instruction is used to cut the mobile robot. Control the moving speed so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit tangential moving speed;
  • the mobile robot is configured to move in a navigation path in response to the movement control instruction.
  • the navigation path tracking control device is configured to acquire a curvature radius of a waypoint in the navigation path; acquire an extreme motion posture of the mobile robot; and determine the movement according to the curvature radius and the extreme motion posture.
  • the waypoint is a sharp curve waypoint in a navigation path.
  • the navigation path tracking control device is configured to determine a distance between a mobile robot along a navigation path direction and the waypoint in the navigation path; if the distance is less than or equal to a preset distance threshold and the mobile robot
  • the tangential moving speed of is greater than or equal to the limit tangential moving speed
  • the mobile robot is controlled to decelerate so that the tangential moving speed when the mobile robot reaches the waypoint is less than or equal to the limit corresponding to the sharp waypoint Tangential moving speed.
  • the navigation path tracking control device is configured to determine a distance between a mobile robot along a navigation path direction and the waypoint in the navigation path according to a position of the mobile robot and a position of a waypoint.
  • the navigation path tracking control device is further configured to obtain a measurement position output by a positioning sensor of the mobile robot; and correct the measurement position according to a system delay to obtain the position of the mobile robot.
  • An embodiment of the present invention also provides a computer-readable storage medium, where the computer-readable storage medium stores a computer program, and the computer program is implemented by a processor to implement the present invention, FIG. 1, FIG. 4, FIG. 6, or FIG.
  • the navigation path tracking control method of the mobile robot described in the corresponding embodiment of FIG. 8 can also implement the navigation path tracking control device of the corresponding embodiment of the present invention described in FIG. 9 or FIG. 10, and details are not described herein again.
  • the computer-readable storage medium may be an internal storage unit of the device according to any one of the foregoing embodiments, such as a hard disk or a memory of the device.
  • the computer-readable storage medium may also be an external storage device of the device, such as a plug-in hard disk, a Smart Media Card (SMC), and a Secure Digital (SD) card equipped on the device. , Flash card (Flash card) and so on.
  • the computer-readable storage medium may further include both an internal storage unit of the device and an external storage device.
  • the computer-readable storage medium is used to store the computer program and other programs and data required by the terminal.
  • the computer-readable storage medium may also be used to temporarily store data that has been or will be output.

Abstract

一种导航路径跟踪控制方法、设备、移动机器人及系统，其中，方法包括：获取移动机器人的位置(S201)；在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点(S202)；控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动(S203)。通过这种方式，实现了对移动机器人的导航路径的精准跟踪控制，提高了跟踪控制的准确性和鲁棒性。

Description

一种导航路径跟踪控制方法、设备、移动机器人及系统 技术领域
本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种导航路径跟踪控制方法、设备、移动机器人及系统。
背景技术
目前，常用的移动机器人的路径跟踪控制主要是通过按照时间参数在既定的导航路径上取坐标点作为目标点，以飞行器为例，如果飞行器在移动过程中受到环境因素影响如大风环境，则飞行器的位置会突然大幅度落后于目标点，导致飞行器与导航路径上的目标点之间的距离变大，一旦干扰因素消失后，飞行器会沿着直线向目标点飞行，飞行轨迹会与原导航路径产生较大偏差，从而导致系统的鲁棒性较差，容易产生无法预见的结果。
因此，如何更简单、有效地对移动机器人的路径进行跟踪控制成为研究的重点。
发明内容
本发明实施例提供了一种导航路径跟踪控制方法、设备、移动机器人及系统，可以实现对移动机器人的导航路径的精准跟踪控制，提高跟踪控制的准确性和鲁棒性。
第一方面，本发明实施例提供了一种移动机器人的导航路径跟踪控制方法，包括：
获取移动机器人的位置；
在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；
控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。
第二方面，本发明实施例提供了另一种移动机器人的导航路径跟踪控制方法，包括：
获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；
对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航 点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
第三方面，本发明实施例提供了一种导航路径跟踪控制设备，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序指令；
所述处理器，用于调用所述程序指令，当所述程序指令被执行时，用于执行以下操作:
获取移动机器人的位置；
在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；
控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。
第四方面，本发明实施例提供了另一种导航路径跟踪控制设备，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序指令；
所述处理器，用于调用所述程序指令，当所述程序指令被执行时，用于执行以下操作:
获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；
对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
第五方面，本发明实施例提供了一种移动机器人，包括：
机身；
配置在机身上的动力系统，用于为移动机器人提供移动的动力；
处理器，用于执行以下步骤：
获取移动机器人的位置；
在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；
控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。
第六方面，本发明实施例提供了另一种移动机器人，包括：
机身；
配置在机身上的动力系统，用于为移动机器人提供移动的动力；
处理器，用于执行以下步骤：
获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；
对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
第七方面，本发明实施例提供了一种导航路径跟踪控制系统，包括：导航路径跟踪控制设备和移动机器人；
所述导航路径跟踪控制设备，用于获取移动机器人的位置；在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；向所述移动机器人发送控制指令，所述控制指令用于控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动；
所述移动机器人，用于响应所述控制指令向所述导航路径上的目标航点移动。
第八方面，发明实施例提供了另一种导航路径跟踪控制系统，包括：导航路径跟踪控制设备和移动机器人；
所述导航路径跟踪控制设备，用于获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；向所述移动机器人发送移动控制指令，所述移动控制指令用于对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度；
所述移动机器人，用于响应所述移动控制指令在导航路径中移动。
第九方面，本发明实施例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如上述第一方面或第二方面所述的移动机器人的导航路径跟踪控制方法。
本发明实施例中，通过获取移动机器人的位置，在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点，控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动，实现了对移动机器人的导航路径的精准跟踪控制，提高了跟踪控制的准确性和鲁棒性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种导航路径跟踪控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种导航路径跟踪控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种移动机器人与导航路径的界面示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种移动机器人与导航路径的界面示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种导航路径跟踪控制方法的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种移动机器人的受力分析界面示意图；
图7是本发明实施例提供的又一种导航路径跟踪控制方法的流程示意图；
图8是本发明实施例提供的一种急弯航点的移动机器人与导航路径的界面示意图；
图9是本发明实施例提供的又一种导航路径跟踪控制方法的流程示意图；
图10是本发明实施例提供的一种导航路径跟踪控制设备的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的另一种导航路径跟踪控制设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例中提供的移动机器人的导航路径跟踪控制方法可以由一种导航路径跟踪控制系统执行，所述导航路径跟踪控制系统包括导航路径跟踪控制设备和移动机器人，其中，在某些实施例中，所述导航路径控制设备可以安装在移动机器人上，在某些实施例中，所述导航路径控制设备可以在空间上独立于移动机器人，在某些实施例中，所述导航路径控制设备可以是移动机器人的部件，即所述移动机器人包括导航路径控制设备。该移动机器人可以包括：无人机、无人车、无人船等可移动的机器人，所述导航路径跟踪控制设备和移动机器人之间可以进行双向通信。该导航路径跟踪控制系统中导航路径跟踪控 制设备可以在移动机器人的移动过程中，实时地获取移动机器人的位置，并在导航路径上确定出与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点，控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。其中，所述导航路径跟踪控制设备获取到的移动机器人的位置是在所述移动机器人的移动过程中获取到的所述移动机器人的当前位置。
在一个实施例中，所述导航路径可以是导航路径跟踪控制设备从控制终端获取得到，具体地，该控制终端可以通过检测用户的导航路径规划操作确定导航路径，并通过有线或者无线的数据链路发送给导航路径跟踪设备。在其他实施例中，所述导航路径也可以是导航路径跟踪控制设备规划的，例如，移动机器人在执行工作任务时(如拍摄任务、农业作业任务、返航任务)，导航跟踪控制设备可以规划导航路径。
在一个实施例中，所述导航路径上包括多个导航点，所述导航路径跟踪控制设备可以从导航路径上的多个导航点中确定出与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点，并控制移动机器人向该目标航点移动。具体地，在导航路径跟踪控制设备的每一个控制周期中，导航路径跟踪控制设备可以从导航路径上确定出所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点，并控制移动机器人向该目标航点移动。其中，所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点是指所述导航路径上与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。当然，在其他实施例中，所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点还可以指满足其他关系的目标航点，本发明实施例不做具体限定。
在其他实施例中，所述移动机器人的导航路径跟踪控制方法还可以应用于其他可移动设备上，如能够自主移动的机器人、无人机、无人车、、无人船等可移动设备，下面对本发明实施例提供的导航路径跟踪控制系统进行说明。为了说明方便，下面以无人机为移动机器人来进行示意性说明。
具体请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种导航路径跟踪控制系统的结构示意图。所述导航路径跟踪控制系统包括：导航路径跟踪控制设备11、移动机器人12。其中，移动机器人12和导航路径跟踪控制设备11之间可以通过无线通信连接方式建立通信连接。其中，在某些特定的场景下，所述移动机器人12和导航路径跟踪控制设备11之间也可以通过有线通信连接方式建立 通信连接。所述移动机器人12可以为旋翼型飞行器，例如，四旋翼飞行器、六旋翼飞行器、八旋翼飞行器，也可以是固定翼飞行器等飞行器。所述移动机器人12包括动力系统121，所述动力系统121用于为移动机器人12提供移动的动力，移动机器人12还可以包括定位传感器，该定位传感器用于获取移动机器人的测量位置，根据所述测量位置可以确定移动机器人的位置。
本发明实施例中，所述导航路径跟踪控制设备11可以利用定位传感器输出的测量位置获取所述移动机器人12的位置，并在导航路径上确定与所述移动机器人12的位置满足预设位置关系的目标航点，以及向所述移动机器人12发送控制指令，以控制所述移动机器人12向所述导航路径上的目标航点移动。
本发明的实施方式可以通过移动机器人的位置和导航路径的位置关系来控制移动机器人对导航路径的跟踪，即通过移动机器人的位置和导航路径上的航点的位置关系选择导航路径上的航点来控制移动机器人对导航路径的跟踪，实现了移动机器人的移动轨迹与导航路径的精准一致。克服了传统方式中按照时间参数的方式来选择导航路径上的航点来控制移动机器人跟导航路径的跟踪，克服了移动机器人的移动轨迹与导航路径存在较大偏差的问题，提高移动机器人的导航路径跟踪精度。
在一个实施例中，所述导航路径跟踪控制设备11在控制移动机器人12移动向导航路径的目标航点的过程中，可以获取移动机器人12在导航路径中的航点上的极限切向移动速度，并向所述移动机器人12发送移动控制指令，以使所述移动机器人12到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。通过这种实施方式可以避免在导航路径上移动的移动机器人脱离该导航路径，使该移动机器人严格地沿导航路径移动。
下面结合附图对移动机器人的导航路径跟踪控制方法进行举例说明。
具体请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种导航路径跟踪控制方法的流程示意图，所述方法可以由导航路径跟踪控制设备执行，其中，导航路径跟踪控制设备的具体解释如前所述。具体地，本发明实施例的所述方法包括如下步骤。
S201：获取移动机器人的位置。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备可以实时地获取移动机器人的位置。
在一个实施例中，所述导航路径跟踪控制设备可以获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置，并根据确定出的系统延时对该测量位置进行修正，以获取所述移动机器人在移动过程中的当前位置。具体实施过程中，所述导航路径跟踪控制设备可以通过预先设置的预估补偿器获取系统延时，从而根据获取到的该系统延时对测量位置进行修正，以获取所述移动机器人在移动过程中的当前位置。
在一个实施例中，所述导航路径跟踪控制设备在通过预先设置的预估补偿器获取系统延时的过程中，可以通过实验的方式建立系统的模型进行样本训练，通过建立的系统的模型计算系统延时，并针对该系统延时对测量位置进行修正，以获取所述移动机器人在移动过程中的当前位置。例如，假设系统使用经典的史密斯预估补偿器，通过记录历史的控制指令、历史的系统状态(速度)，结合建立的系统的模型，来估算若干个周期后的系统状态，以获取系统延时，并根据获取到的该系统延时对该移动机器人中的定位传感器输出的测量位置进行修正，以获取所述移动机器人在移动过程中的当前位置。
S202：在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备可以在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点。在一个实施例中，所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点为与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。具体地，在每一个工作周期中，导航路径跟踪控制设备在导航路径包括的多个航点中确定一个与所述移动机器人的位置距离最近的航点，即目标航点。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以通过导航路径上的参考航点为起点，在沿导航路径方向的预设长度范围内的导航径路上确定与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。其中，所述参考航点为上一个目标航点。通过这种实施方式可以避免在选取目标航点时错过部分导航路径，保证了移动机器人在向目标航点移动的同时沿着导航路径移动。
在一个实施例中，所述导航路径跟踪控制设备可以利用最近点查找算法，以导航路径上的参考航点为起点，在沿导航路径方向的预设长度范围内的导航径路上，计算出移动机器人与导航路径上任意一个航点的距离，根据计算得到 的移动机器人与导航路径上每一个航点的距离，确定出所述移动机器人与导航路径上距离最近的航点为目标航点。
具体实施过程可以图3为例进行说明，图3是本发明实施例提供的一种移动机器人与导航路径的界面示意图，如图3所示，所述移动机器人为飞行器31，且所述飞行器31偏离了导航路径32，如果所述导航路径跟踪控制设备通过最近点查找算法在所述导航路径32上确定出与所述飞行器31距离最近的航点包括了航点34和航点35，则导航路径跟踪控制设备可以从航点34和航点35中确定出目标航点。由于所述导航路径32的上一个目标航点为航点33，则导航路径跟踪控制设备以上一个目标航点33为起点，在沿导航路径方向确定出预设长度范围为AB范围区域，从而确定出航点34在该预设的长度范围AB内，且航点35在该预设的长度范围AB外，因此可以确定该航点34为在沿导航路径方向的预设长度范围AB内与所述飞行器31距离最近的目标航点。
S203：控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备在导航路径上确定出与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点之后，可以控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动，通过这种方式控制移动机器人对导航路径的跟踪。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定径向控制误差，并根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。其中，在某些情况下，该导航路径跟踪控制设备可以将所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离直接确定为径向控制误差。例如，所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点为与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点，将所述目标航点与所述移动机器人的位置距离直接确定为径向控制误差。进一步地，根据所述径向控制误差控制移动机器人向目标航点移动，例如，根据径向控制误差产生径向速度控制指令，移动机器人根据所述径向速度控制指令控制动力系统产生动力以使移动机器人在径向方向上目标航点移动。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定切向控制误差，并根据所述切向控制误差控制所述移动机器人在切向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。其中，在某 些情况下，该导航路径跟踪控制设备可以将所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离直接确定为切向控制误差。进一步地，根据所述切向控制误差控制移动机器人在切向方向上向目标航点移动，例如，根据切向控制误差产生切向速度控制指令，移动机器人根据所述切向速度控制指令控制动力系统产生动力以使移动机器人在切向方向上目标航点移动。
具体实施过程中，该导航路径跟踪控制设备可以接收路径生成模块或者控制终端生成的分段多项式形式的导航路径，其中，该路径生成模块或者控制终端可以保证分段导航路径之间的平滑连接，且每段导航路径由3行N列即3xN的多项式系数矩阵和参数定义域组成，将分段多项式封装成一个完整的导航路径，通过接口函数可以直接获取导航路径上的：航点位置、切向方向、径向方向、曲率信息(例如曲率半径)、路径长度(即沿导航路径方向的长度)等信息。
具体可以图4为例进行说明，图4是本发明实施例提供的另一种移动机器人与导航路径的界面示意图，如图4所示，该移动机器人为飞行器41，该示意图中还包括：导航路径42、目标航点43、切向移动方向44、径向移动方向45。该导航路径跟踪控制设备可以获取所述目标航点43的坐标位置，并根据所述目标航点43的坐标位置与所述飞行器41的坐标位置之间的距离确定径向控制误差d，以及根据所述径向控制误差d控制所述飞行器41在径向移动方向45上向所述导航路径42上的目标航点43移动。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以获取移动机器人的移动速度，并根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。其中，所述移动速度包括在切向方向上的切向移动速度和在径向方向上的径向移动速度。具体地，由于移动机器人在当前位置存在移动速度，移动速度会影响移动机器人在径向方向上的控制，因此，需要根据移动机器人的移动和径向控制误差，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以获取所述移动速度在切向方向上的切向移动速度，并根据所述切向移动速度和目标航点对应的曲率半径确定补偿向心加速度。导航路径跟踪控制设备可以根据所述径向控制误差和补偿向心加速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点 移动。具体地，移动机器人在对导航路径进行跟踪的过程中，需要有向心加速度的约束，这样移动机器人才不会偏航导航路径。因此，在控制移动机器人在径向方向上向目标航点移动时，需要将这个向心加速度，即补偿向心加速度补偿到径向方向的控制过程中。
在一个实施例中，移动机器人的切向移动速度的速度大小是不变的，所述移动机器人的切向速度是由移动机器人的程序固化的，或者由移动机器人的用户通过控制终端指定的，例如，用户希望移动机器人在对导航路径进行跟踪时，切向移动速度的速度大小保持不变。
在一个实施例中，移动机器人的切向移动速度的速度大小是可变的。例如，移动机器人在对导航路径进行跟踪时，用户可以通过控制终端实时地控制切向移动速度的速度大小。再例如，在某些情况中，当满足预设条件时，移动机器人的切向移动速度的速度大小是可变的。
具体可以图4为例进行说明，假设导航路径跟踪控制设备获取到的飞行器41的移动速度为V，如果确定出所述移动速度V在切向方向44上的切向移动速度为V 1，则可以根据所述切向移动速度V 1和目标航点43对应的曲率半径R确定补偿向心加速度a＝V 1 2/R。导航路径跟踪控制设备可以根据确定的径向控制误差d和补偿向心加速度a，控制所述飞行器在径向方向45上向所述导航路径42上的目标航点43移动。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以获取所述移动速度在径向方向上的径向移动速度，并根据所述径向控制误差、补偿向心加速度和径向移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。具体可以图4为例进行说明，导航路径跟踪控制设备可以获取所述飞行器41的移动速度V在径向方向45上的径向移动速度V 2，并根据确定出的径向控制误差d、补偿向心加速度a和径向移动速度V 2，控制所述飞行器41在径向方向45上向所述导航路径42上的目标航点43移动。
本发明实施例中，该导航路径跟踪控制设备通过获取移动机器人的位置，在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点，控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动，实现了对移动机器人的导航路径的高精度跟踪控制，提高了跟踪控制的精准性。
请参见图5，图5是本发明实施例提供的另一种导航路径跟踪控制方法的 流程示意图，所述方法可以由导航路径跟踪控制设备执行，其中，导航路径跟踪控制设备的具体解释如前所述。本发明实施例与图2所述的实施例的区别在于，本发明实施例是对移动机器人在导航路径上的切向移动速度进行控制的详细说明，本发明实施例的所述方法包括如下步骤。
S501：获取移动机器人在目标航点上的极限切向移动速度。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备可以在控制所述移动机器人移动至所述导航路径上的目标航点后，获取移动机器人在所述目标航点的极限切向移动速度。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以通过获取所述导航路径上目标航点的曲率半径，以及获取所述移动机器人的极限运动姿态，并根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度。
具体可以图6为例进行说明，图6是本发明实施例提供的一种移动机器人的受力分析界面示意图。如图6所示该移动机器人为飞行器60，该飞行器60在导航路径上移动时，可以获取所述导航路径上目标航点的方向61上的曲率半径R，并获取所述飞行器60的极限运动姿态对应的姿态角度θ max，其中，所述移动机器人的极限运动姿态是由移动机器人的物理性能决定的。根据所述曲率半径R和极限运动姿态的最大姿态角度θ max，确定所述飞行器60在所述目标航点上的切向方向62上的极限切向移动速度V 1max，通过在重力方向上的重力加速度g，以及阻力系数f，并根据公式：
Figure PCTCN2018092592-appb-000001
计算确定出所述飞行器60在所述目标航点上的极限切向移动速度。
S502：对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度。
具体地，导航路径跟踪控制设备可以对移动机器人的切向移动速度进行控制，例如，在移动机器人向目标航点移动的过程中，当确定移动机器人当前的切向移动速度较大时，导航路径跟踪控制设备可以减小移动机器人的切向移动速度以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备可以对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或 等于所述极限切向移动速度。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备通过获取移动机器人在目标航点上的极限切向移动速度，对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度，以防止移动机器人在导航路径上移动的过程中由于切向移动速度过大导致移动机器人脱离导航路径。
请参见图7，图7是本发明实施例提供的又一种导航路径跟踪控制方法的流程示意图，所述方法可以由导航路径跟踪控制设备执行，其中，导航路径跟踪控制设备的具体解释如前所述。本发明实施例与图5所述的实施例的区别在于，本发明实施例是对移动机器人在导航路径上的急弯航点进行控制的详细说明，本发明实施例的所述方法包括如下步骤。
S701：获取导航路径上的至少一个急弯航点。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备可以获取导航路径上的至少一个急弯航点。具体可以图8为例进行说明，图8是本发明实施例提供的一种急弯航点的移动机器人与导航路径的界面示意图，如图8所示，该移动机器人为飞行器81、该界面示意图还包括：导航路径82和急弯航点83。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以根据曲率矢量的表达式，通过数值解法可以确定出导航路径上的所有曲率极大值点的位置，其中，确定出的每一个曲率极大值点即为急弯航点。
S702：获取移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备可以获取移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以通过计算导航路径上的曲率极大值点，确定导航路径上的每一个急弯航点，并获取所述导航路径上每一个急弯航点的曲率半径，以及获取所述移动机器人的极限运动姿态，从而根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在每一个所述急弯航点上的极限切向移动速度。
以图8为例，假设所述导航路径82上包括一个急弯航点83，则在飞行器81沿着导航路径82移动的过程中，该导航路径跟踪控制设备可以获取所述导航路径82上该急弯航点83的曲率半径R，并获取所述飞行器81的极限运动 姿态的最大姿态角度θ max，以及根据所述曲率半径R和极限运动姿态θ max，确定所述飞行器81在所述急弯航点83上的极限切向移动速度V 1max。
S703：对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备可以对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度。通过这种实施方式可以避免移动机器人在急弯航点脱离导航路径，以更有效地控制移动机器人沿导航路径移动。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备通过获取导航路径上的至少一个急弯航点，以及获取移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度，对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度，以防止移动机器人在导航路径上移动时脱离该导航路径。
请参见图9，图9是本发明实施例提供的又一种移动机器人的导航路径跟踪控制方法的流程示意图，所述方法可以由导航路径跟踪控制设备执行，其中，导航路径跟踪控制设备的具体解释如前所述。本发明实施例是移动机器人在导航路径上移动时，对航点上的速度进行控制的详细说明，本发明实施例的所述方法包括如下步骤。
S901：获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备可以获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度。在一个实施例中，所述航点为导航路径中急弯航点。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以通过获取所述导航路径中的航点的曲率半径，获取所述移动机器人的极限运动姿态，以及根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述航点上的极限切向移动速度，具体实施过程以及举例说明如前所述，此处不再赘述。
S902：对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备可以对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离，如果所述距离小于或等于预设距离阈值且移动机器人的切向移动速度大于或等于所述极限切向移动速度时，则控制所述移动机器人减速以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于急弯航点对应的极限切向移动速度。
以图8为例，假设该移动机器人为飞行器81，如果导航路径跟踪控制设备确定出飞行器81沿导航路径82方向与所述导航路径82中的航点83之间的距离小于预设距离阈值，且飞行器81的切向移动速度大于所述极限切向移动速度时，则控制所述飞行器81减速，以使所述飞行器81到达所述航点83时的切向移动速度小于或等于急弯航点83对应的极限切向移动速度。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以根据所述移动机器人的位置和航点的位置，确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离。具体实施过程中，该导航路径跟踪控制设备可以利用路径长度积分实时地计算导航路径上任意两个航点之间的距离，其中，该路径长度积分算法可以采用数值解法来进行计算，以大幅度提高计算效率。本发明实施例可以采用高斯-自适应求积(Gauss Adaptive)或者牛顿-科兹求积(Newton-Cotes)算法来计算导航路径上任意两航点之间的距离，本发明实施例对路径长度积分算法不做具体限定。
在一个实施例中，导航路径跟踪控制设备可以获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置，根据系统延时对测量位置进行修正以获取移动机器人的位置。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备通过获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度，以及对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度，以防止移动机器人在导航路径上移动时脱离该导航路径。
请参见图10，图10是本发明实施例提供的一种导航路径跟踪控制设备的结构示意图。具体的，所述导航路径跟踪控制设备包括：存储器1001、处理 器1002以及数据接口1003。
所述数据接口1103，用于传递导航路径跟踪控制设备和移动机器人之间的数据信息。
所述存储器1001可以包括易失性存储器(volatile memory)；存储器1001也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)；存储器1001还可以包括上述种类的存储器的组合。所述处理器1002可以是中央处理器(central processing unit，CPU)。所述处理器1002还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或其任意组合。
所述存储器1001用于存储程序指令，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，用于执行如下步骤：
获取移动机器人的位置；
在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；
控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点为与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于执行如下步骤：
根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定径向控制误差；
根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误差时，具体用于执行如下步骤：
将所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误 差。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，还用于执行如下步骤：
获取移动机器人的移动速度；
根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，还用于执行如下步骤：
获取所述移动速度在切向方向上的切向移动速度；
根据所述切向移动速度和目标航点对应的曲率半径确定补偿向心加速度；
根据所述径向控制误差和补偿向心加速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，还用于执行如下步骤：
获取所述移动速度在径向方向上的径向移动速度；
根据所述径向控制误差、补偿向心加速度和径向移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点时，具体用于执行如下步骤：
以导航路径上的参考航点为起点，在沿导航路径方向的预设长度范围内的导航径路上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点。
进一步地，所述参考航点为上一个目标航点。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，还用于执行如下步骤：
获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度；
对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度时，具体用于执行如 下步骤：
获取所述导航路径上目标航点的曲率半径；
获取所述移动机器人的极限运动姿态；
根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，还用于执行如下步骤：
获取所述导航路径上的至少一个急弯航点；
获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度；
对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度时，具体用于执行如下步骤：
获取所述导航路径上每一个急弯航点的曲率半径；
获取所述移动机器人的极限运动姿态；
根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在每一个所述急弯航点上的极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器1002可以调用存储器1001中存储的程序指令，获取移动机器人的位置时，具体用于执行如下步骤：
获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
根据系统延时对测量位置进行修正，以获取所述移动机器人的位置。
本发明实施例中，通过获取移动机器人的位置，在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点，控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动，实现了对移动机器人的导航路径的跟踪控制，防止了移动机器人在导航路径上移动时脱离导航路径，提高了跟踪控制的精准性。
请参见图11，图11是本发明实施例提供的另一种导航路径跟踪控制设备的结构示意图。具体的，所述导航路径跟踪控制设备包括：存储器1101、处 理器1102以及数据接口1103。
所述数据接口1103，用于传递导航路径跟踪控制设备和移动机器人之间的数据信息。
所述存储器1101可以包括易失性存储器(volatile memory)；存储器1101也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)；存储器1101还可以包括上述种类的存储器的组合。所述处理器1102可以是中央处理器(central processing unit，CPU)。所述处理器1102还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或其任意组合。
所述存储器1101用于存储程序指令，所述处理器1102可以调用存储器1001中存储的程序指令，用于执行如下步骤：
获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；
对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器1102可以调用存储器1101中存储的程序指令，获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度时，具体用于执行如下步骤：
获取所述导航路径中的航点的曲率半径；
获取所述移动机器人的极限运动姿态；
根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述航点上的极限切向移动速度。
进一步地，所述航点为导航路径中急弯航点。
进一步地，所述处理器1102可以调用存储器1101中存储的程序指令，对移动机器人的切向移动速度进行控制时，具体用于执行如下步骤：
确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离；
如果所述距离小于或等于预设距离阈值且移动机器人的切向移动速度大于或等于所述极限切向移动速度时，则控制所述移动机器人减速以使所述移动 机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于急弯航点对应的极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器1102可以调用存储器1101中存储的程序指令，确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离时，具体用于执行如下步骤：
根据所述移动机器人的位置和航点的位置，确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离。
进一步地，所述处理器1102可以调用存储器1101中存储的程序指令，还用于执行如下步骤：
获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
根据系统延时对测量位置进行修正以获取移动机器人的位置。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备通过获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度，以及对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度，以防止移动机器人在导航路径上移动时脱离该导航路径。
本发明实施例还提供了一种移动机器人，包括：机身；配置在机身上的动力系统，用于为移动机器人提供移动的动力；处理器，用于获取移动机器人的位置；在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点为与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。
进一步地，所述处理器控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定径向控制误差；
根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述处理器根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误差时，具体用于：
将所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误 差。
进一步地，所述处理器，还用于：
获取移动机器人的移动速度；
所述处理器根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述处理器，还用于：
获取所述移动速度在切向方向上的切向移动速度；
根据所述切向移动速度和目标航点对应的曲率半径确定补偿向心加速度；
所述处理器根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
根据所述径向控制误差和补偿向心加速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述处理器，还用于：
获取所述移动速度在径向方向上的径向移动速度；
所述处理器根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
根据所述径向控制误差、补偿向心加速度和径向移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述处理器在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点时，具体用于：
以导航路径上的参考航点为起点，在沿导航路径方向的预设长度范围内的导航径路上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点。
进一步地，所述参考航点为上一个目标航点。
进一步地，所述处理器，还用于：
获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度；
对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向 移动速度时，具体用于：
获取所述导航路径上目标航点的曲率半径；
获取所述移动机器人的极限运动姿态；
根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器，还用于：
获取所述导航路径上的至少一个急弯航点；
获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度；
对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度时，具体用于：
获取所述导航路径上每一个急弯航点的曲率半径；
获取所述移动机器人的极限运动姿态；
根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在每一个所述急弯航点上的极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器获取移动机器人的位置时，具体用于：
获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
根据系统延时对测量位置进行修正，以获取所述移动机器人的位置。
本发明实施例中，通过获取移动机器人的位置，在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点，控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动，实现了对移动机器人的导航路径的精准跟踪控制，提高了跟踪控制的准确性和鲁棒性
本发明实施例还提供了另一种移动机器人，包括：机身；配置在机身上的动力系统，用于为移动机器人提供移动的动力；处理器，用于执行以下步骤：
获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；
对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向 移动速度时，具体用于：
获取所述导航路径中的航点的曲率半径；
获取所述移动机器人的极限运动姿态；
根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述航点上的极限切向移动速度。
进一步地，所述航点为导航路径中急弯航点。
进一步地，所述处理器对移动机器人的切向移动速度进行控制时，具体用于：
确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离；
如果所述距离小于或等于预设距离阈值且移动机器人的切向移动速度大于或等于所述极限切向移动速度时，则控制所述移动机器人减速以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于急弯航点对应的极限切向移动速度。
进一步地，所述处理器确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离时，具体用于：
根据所述移动机器人的位置和航点的位置，确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离。
进一步地，所述处理器，还用于：
获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
根据系统延时对测量位置进行修正以获取移动机器人的位置。
本发明实施例中，导航路径跟踪控制设备通过获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度，以及对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度，以防止移动机器人在导航路径上移动时脱离该导航路径。
本发明实施例中还提供了一种航路径跟踪控制系统，包括：导航路径跟踪控制设备和移动机器人；
所述导航路径跟踪控制设备，用于获取移动机器人的位置；在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；向所述移动机器人发送控制指令，所述控制指令用于控制所述移动机器人向所述导航路径上的 目标航点移动；
所述移动机器人，用于响应所述控制指令向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点为与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，用于根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定径向控制误差；根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，用于将所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误差。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取移动机器人的移动速度；根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取所述移动速度在切向方向上的切向移动速度；根据所述切向移动速度和目标航点对应的曲率半径确定补偿向心加速度；根据所述径向控制误差和补偿向心加速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取所述移动速度在径向方向上的径向移动速度；根据所述径向控制误差、补偿向心加速度和径向移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，用于以导航路径上的参考航点为起点，在沿导航路径方向的预设长度范围内的导航径路上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点。
进一步地，所述参考航点为上一个目标航点。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度；对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，用于获取所述导航路径上目标航点的曲率半径；获取所述移动机器人的极限运动姿态；根据所述曲率半径和极 限运动姿态，确定所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取所述导航路径上的至少一个急弯航点；获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度；对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，用于获取所述导航路径上每一个急弯航点的曲率半径；获取所述移动机器人的极限运动姿态；根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在每一个所述急弯航点上的极限切向移动速度。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，用于获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；根据系统延时对测量位置进行修正，以获取所述移动机器人的位置。
本发明实施例中还提供了另一种航路径跟踪控制系统，包括：导航路径跟踪控制设备和移动机器人；
所述导航路径跟踪控制设备，用于获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；向所述移动机器人发送移动控制指令，所述移动控制指令用于对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度；
所述移动机器人，用于响应所述移动控制指令在导航路径中移动。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，用于获取所述导航路径中的航点的曲率半径；获取所述移动机器人的极限运动姿态；根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述航点上的极限切向移动速度。
进一步地，所述航点为导航路径中急弯航点。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，用于确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离；如果所述距离小于或等于预设距离阈值且移动机器人的切向移动速度大于或等于所述极限切向移动速度时，则控制所述移动机器人减速以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于急弯航点对应的极限切向移动速度。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，用于根据所述移动机器人的位置 和航点的位置，确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离。
进一步地，所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；根据系统延时对测量位置进行修正以获取移动机器人的位置。
本发明的实施例还提供了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，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明图1、图4、图6或图8所对应实施例中描述的移动机器人的导航路径跟踪控制方法，也可实现图9或图10所述本发明所对应实施例的导航路径跟踪控制设备，在此不再赘述。
所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的设备的内部存储单元，例如设备的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述设备的外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述计算机可读存储介质还可以既包括所述设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
以上所揭露的仅为本发明部分实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (81)

  1. 一种移动机器人的导航路径跟踪控制方法，其特征在于，包括：
    获取移动机器人的位置；
    在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；
    控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
    所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点为与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。
  3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动，包括：
    根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定径向控制误差；
    根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误差包括：
    将所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误差。
  5. 根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    获取移动机器人的移动速度；
    所述根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动，包括：
    根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    获取所述移动速度在切向方向上的切向移动速度；
    根据所述切向移动速度和目标航点对应的曲率半径确定补偿向心加速度；
    所述根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动，包括：
    根据所述径向控制误差和补偿向心加速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    获取所述移动速度在径向方向上的径向移动速度；
    所述根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动，包括：
    根据所述径向控制误差、补偿向心加速度和径向移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点，包括：
    以导航路径上的参考航点为起点，在沿导航路径方向的预设长度范围内的导航径路上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点。
  9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述参考航点为上一个目标航点。
  10. 根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度；
    对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度。
  11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述获取所述移动机器 人在所述目标航点上的极限切向移动速度，包括：
    获取所述导航路径上目标航点的曲率半径；
    获取所述移动机器人的极限运动姿态；
    根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度。
  12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    获取所述导航路径上的至少一个急弯航点；
    获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度；
    对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度。
  13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度，包括：
    获取所述导航路径上每一个急弯航点的曲率半径；
    获取所述移动机器人的极限运动姿态；
    根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在每一个所述急弯航点上的极限切向移动速度。
  14. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取移动机器人的位置包括：
    获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
    根据系统延时对测量位置进行修正，以获取所述移动机器人的位置。
  15. 一种移动机器人的导航路径跟踪控制方法，其特征在于，包括：
    获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；
    对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
  16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度，包括：
    获取所述导航路径中的航点的曲率半径；
    获取所述移动机器人的极限运动姿态；
    根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述航点上的极限切向移动速度。
  17. 根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述航点为导航路径中急弯航点。
  18. 根据权利要求15-17任一项所述的方法，其特征在于，所述对移动机器人的切向移动速度进行控制，包括：
    确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离；
    如果所述距离小于或等于预设距离阈值且移动机器人的切向移动速度大于或等于所述极限切向移动速度时，则控制所述移动机器人减速以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于急弯航点对应的极限切向移动速度。
  19. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离，包括：
    根据所述移动机器人的位置和航点的位置，确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离。
  20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所方法还包括：
    获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
    根据系统延时对测量位置进行修正以获取移动机器人的位置。
  21. 一种导航路径跟踪控制设备，其特征在于，包括存储器和处理器；
    所述存储器，用于存储程序指令；
    所述处理器，用于调用所述程序指令，当所述程序指令被执行时，用于执行以下操作:
    获取移动机器人的位置；
    在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；
    控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。
  22. 根据权利要求21所述的设备，其特征在于，
    所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点为与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。
  23. 根据权利要求21或22所述的设备，其特征在于，
    所述处理器控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
    根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定径向控制误差；
    根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  24. 根据权利要求23所述的设备，其特征在于，
    所述处理器根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定径向控制误差时，具体用于：
    将所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误差。
  25. 根据权利要求23或24所述的设备，其特征在于，
    所述处理器，还用于：获取移动机器人的移动速度；
    所述处理器根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
    根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向 上向所述导航路径上的目标航点移动。
  26. 根据权利要求25所述的设备，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取所述移动速度在切向方向上的切向移动速度；
    根据所述切向移动速度和目标航点对应的曲率半径确定补偿向心加速度；
    所述处理器根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
    根据所述径向控制误差和补偿向心加速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  27. 根据权利要求26所述的设备，其特征在于，
    所述处理器，还用于：获取所述移动速度在径向方向上的径向移动速度；
    所述处理器根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
    根据所述径向控制误差、补偿向心加速度和径向移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  28. 根据权利要求21所述的设备，其特征在于，
    所述处理器在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点时，具体用于：
    以导航路径上的参考航点为起点，在沿导航路径方向的预设长度范围内的导航径路上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点。
  29. 根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述参考航点为上一个目标航点。
  30. 根据权利要求21-29任一项所述的设备，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度；
    对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度。
  31. 根据权利要求30所述的设备，其特征在于，
    所述处理器获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度时，具体用于：
    获取所述导航路径上目标航点的曲率半径；
    获取所述移动机器人的极限运动姿态；
    根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度。
  32. 根据权利要求21所述的设备，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取所述导航路径上的至少一个急弯航点；
    获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度；
    对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度。
  33. 根据权利要求32所述的设备，其特征在于，
    所述处理器获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度时，具体用于：
    获取所述导航路径上每一个急弯航点的曲率半径；
    获取所述移动机器人的极限运动姿态；
    根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在每一个所述急弯航点上的极限切向移动速度。
  34. 根据权利要求21所述的设备，其特征在于，
    所述处理器获取移动机器人的位置时，具体用于：
    获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
    根据系统延时对测量位置进行修正，以获取所述移动机器人的位置。
  35. 一种导航路径跟踪控制设备，其特征在于，包括存储器和处理器；
    所述存储器，用于存储程序指令；
    所述处理器，用于调用所述程序指令，当所述程序指令被执行时，用于执行以下操作:
    获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；
    对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
  36. 根据权利要求35所述的设备，其特征在于，
    所述处理器获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度时，具体用于：
    获取所述导航路径中的航点的曲率半径；
    获取所述移动机器人的极限运动姿态；
    根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述航点上的极限切向移动速度。
  37. 根据权利要求35或36所述的设备，其特征在于，所述航点为导航路径中急弯航点。
  38. 根据权利要求35-37任一项所述的设备，其特征在于，
    所述处理器对移动机器人的切向移动速度进行控制时，具体用于：
    确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离；
    如果所述距离小于或等于预设距离阈值且移动机器人的切向移动速度大于或等于所述极限切向移动速度时，则控制所述移动机器人减速以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于急弯航点对应的极限切向移动速度。
  39. 根据权利要求38所述的设备，其特征在于，
    所述处理器确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离时，具体用于：
    根据所述移动机器人的位置和航点的位置，确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离。
  40. 根据权利要求39所述的设备，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
    根据系统延时对测量位置进行修正以获取移动机器人的位置。
  41. 一种移动机器人，其特征在于，包括：
    机身；
    配置在机身上的动力系统，用于为移动机器人提供移动的动力；
    处理器，用于执行以下步骤：
    获取移动机器人的位置；
    在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；
    控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动。
  42. 根据权利要求41所述的机器人，其特征在于，
    所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点为与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。
  43. 根据权利要求41或42所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
    根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定径向控制误差；
    根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路 径上的目标航点移动。
  44. 根据权利要求43所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误差时，具体用于：
    将所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误差。
  45. 根据权利要求43或44所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取移动机器人的移动速度；
    所述处理器根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
    根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  46. 根据权利要求45所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取所述移动速度在切向方向上的切向移动速度；
    根据所述切向移动速度和目标航点对应的曲率半径确定补偿向心加速度；
    所述处理器根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
    根据所述径向控制误差和补偿向心加速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  47. 根据权利要求46所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取所述移动速度在径向方向上的径向移动速度；
    所述处理器根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动时，具体用于：
    根据所述径向控制误差、补偿向心加速度和径向移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  48. 根据权利要求41所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点时，具体用于：
    以导航路径上的参考航点为起点，在沿导航路径方向的预设长度范围内的导航径路上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点。
  49. 根据权利要求48所述的机器人，其特征在于，所述参考航点为上一个目标航点。
  50. 根据权利要求41-49任一项所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度；
    对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度。
  51. 根据权利要求50所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度时，具体用于：
    获取所述导航路径上目标航点的曲率半径；
    获取所述移动机器人的极限运动姿态；
    根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度。
  52. 根据权利要求41所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取所述导航路径上的至少一个急弯航点；
    获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度；
    对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度。
  53. 根据权利要求52所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度时，具体用于：
    获取所述导航路径上每一个急弯航点的曲率半径；
    获取所述移动机器人的极限运动姿态；
    根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在每一个所述急弯航点上的极限切向移动速度。
  54. 根据权利要求41所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器获取移动机器人的位置时，具体用于：
    获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
    根据系统延时对测量位置进行修正，以获取所述移动机器人的位置。
  55. 一种移动机器人，其特征在于，包括：
    机身；
    配置在机身上的动力系统，用于为移动机器人提供移动的动力；
    处理器，用于执行以下步骤：
    获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；
    对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度。
  56. 根据权利要求55所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度时，具体用于：
    获取所述导航路径中的航点的曲率半径；
    获取所述移动机器人的极限运动姿态；
    根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述航点上的极限切向移动速度。
  57. 根据权利要求55或56所述的机器人，其特征在于，所述航点为导航路径中急弯航点。
  58. 根据权利要求55-57任一项所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器对移动机器人的切向移动速度进行控制时，具体用于：
    确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离；
    如果所述距离小于或等于预设距离阈值且移动机器人的切向移动速度大于或等于所述极限切向移动速度时，则控制所述移动机器人减速以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于急弯航点对应的极限切向移动速度。
  59. 根据权利要求58所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离时，具体用于：
    根据所述移动机器人的位置和航点的位置，确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离。
  60. 根据权利要求58所述的机器人，其特征在于，
    所述处理器，还用于：
    获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；
    根据系统延时对测量位置进行修正以获取移动机器人的位置。
  61. 一种导航路径跟踪控制系统，其特征在于，包括：导航路径跟踪控制设备和移动机器人；
    所述导航路径跟踪控制设备，用于获取移动机器人的位置；在导航路径上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点；向所述移动机器 人发送控制指令，所述控制指令用于控制所述移动机器人向所述导航路径上的目标航点移动；
    所述移动机器人，用于响应所述控制指令向所述导航路径上的目标航点移动。
  62. 根据权利要求61所述的系统，其特征在于，
    所述与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点为与所述移动机器人的位置距离最近的目标航点。
  63. 根据权利要求61或62所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，具体用于根据所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定径向控制误差；根据所述径向控制误差控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  64. 根据权利要求63所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，具体用于将所述目标航点与所述移动机器人的位置之间的距离确定为径向控制误差。
  65. 根据权利要求63或64所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取移动机器人的移动速度；根据所述径向控制误差和所述移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  66. 根据权利要求65所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取所述移动速度在切向方向上的切向移动速度；根据所述切向移动速度和目标航点对应的曲率半径确定补偿向心加速度；根据所述径向控制误差和补偿向心加速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  67. 根据权利要求66所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取所述移动速度在径向方向上的径向移动速度；根据所述径向控制误差、补偿向心加速度和径向移动速度，控制所述移动机器人在径向方向上向所述导航路径上的目标航点移动。
  68. 根据权利要求61所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，具体用于以导航路径上的参考航点为起点，在沿导航路径方向的预设长度范围内的导航径路上确定与所述移动机器人的位置满足预设位置关系的目标航点。
  69. 根据权利要求68所述的系统，其特征在于，所述参考航点为上一个目标航点。
  70. 根据权利要求61-69任一项所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度；对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述目标航点时的切向移动速度小于或等于所述极限切向移动速度。
  71. 根据权利要求61所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，具体用于获取所述导航路径上目标航点的曲率半径；获取所述移动机器人的极限运动姿态；根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述目标航点上的极限切向移动速度。
  72. 根据权利要求61所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取所述导航路径上的至少一个急弯航点；获取所述移动机器人在每一个急弯航点上的极限切向移动速度；对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述每一个急弯航点时的切向移动速度小于或等于所述急弯航点对应的极限切向移动速度。
  73. 根据权利要求72所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，具体用于获取所述导航路径上每一个急弯航点的曲率半径；获取所述移动机器人的极限运动姿态；根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在每一个所述急弯航点上的极限切向移动速度。
  74. 根据权利要求61所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，具体用于获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；根据系统延时对测量位置进行修正，以获取所述移动机器人的位置。
  75. 一种导航路径跟踪控制系统，其特征在于，包括：导航路径跟踪控制设备和移动机器人；
    所述导航路径跟踪控制设备，用于获取移动机器人在导航路径中的航点上的极限切向移动速度；向所述移动机器人发送移动控制指令，所述移动控制指令用于对移动机器人的切向移动速度进行控制，以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于极限切向移动速度；
    所述移动机器人，用于响应所述移动控制指令在导航路径中移动。
  76. 根据权利要求75所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，具体用于获取所述导航路径中的航点的曲率半径；获取所述移动机器人的极限运动姿态；根据所述曲率半径和极限运动姿态，确定所述移动机器人在所述航点上的极限切向移动速度。
  77. 根据权利要求75或76所述的系统，其特征在于，所述航点为导航路径中急弯航点。
  78. 根据权利要求75-77任一项所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，具体用于确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离；如果所述距离小于或等于预设距离阈值且移动机器人的切向移动速度大于或等于所述极限切向移动速度时，则控制 所述移动机器人减速以使所述移动机器人到达所述航点时的切向移动速度小于或等于急弯航点对应的极限切向移动速度。
  79. 根据权利要求78所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，具体用于根据所述移动机器人的位置和航点的位置，确定移动机器人沿导航路径方向与所述导航路径中的所述航点之间的距离。
  80. 根据权利要求79所述的系统，其特征在于，
    所述导航路径跟踪控制设备，还用于获取移动机器人的定位传感器输出的测量位置；根据系统延时对测量位置进行修正以获取移动机器人的位置。
  81. 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20任一项所述方法。
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