[发明专利]基于A*提取引导点的AGV路径跟踪与避障协调方法

说明书

基于A*提取引导点的AGV路径跟踪与避障协调方法，涉及移动机器人导航。提供可实现路径跟踪与障碍避让协调统一的基于A*提取引导点的AGV路径跟踪与避障协调方法。规划安全全局路径，根据环境信息建立初始栅格地图，在初始栅格地图上，通过风险评估函数R(n)对障碍物周围节点的风险等级进行评估，获得新的带有风险区域的安全栅格地图；对规划得到的全局路径上提取关键路径点；路径跟踪与障碍避让的协调，采用基于激光传感器的动态窗口进行避障，并以关键路径点为引导点并实时更新引导点，进行路径跟踪与障碍避让的协调统一。

技术领域

本发明涉及移动机器人导航，尤其是涉及到一种基于A^*提取引导点的AGV路径跟踪与避障协调方法。

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicle)是装有自动导引装置，能够沿规定的路径行驶，在车体上具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功能的搬运车辆。其传统的导航方法主要有磁条导引、色带导引、磁钉导引等，仍然简单易行、路径跟踪可靠性好，但均属于固定路径引导方式，灵活性差。新的导航方式，如惯性导航、激光导航等，无需固定路线导引，定位系统具有更高的引导柔性，能够更高效、灵活地完成物料的搬运任务，但是面临着相对复杂的路径规划、路径跟踪与与障碍避让等问题。

A^*算法是路径规划算法中在静态地图中搜索最短路径最直接有效的方法，然而用传统的A^*算法规划出的最优路径常常与障碍物紧挨，AGV路径跟踪时缺少缓冲地带，尤其在拐角区域无法及时避免一些潜在的风险。再者，A^*算法生成的路径为无相邻的栅格路径节点组成，各个路径节点之间距离很小，机器人在路径跟踪过程中由于运动节点太多、节点之间距离太短，难以实现平顺的路径跟踪控制。

此外，还存在如何兼顾路径跟踪与障碍避让的协调统一问题需要进一步解决。

中国专利CN105737838A公开一种AGV路径跟踪方法，包括以下步骤：(a)在AGV的导航装置内建立路径地图，路径地图包括若干路径点，以及由路径点拟合得出的基础路径曲线；(b)AGV的驱动模块驱动AGV沿基础路径曲线行进；(c)AGV内的修正模块提取当前路径点和下一个路径点，根据当前路径点和下一个路径点拟合出实时路径曲线；(d)AGV的定位模块确定AGV的位置，以当前位置确定导航点，以导航点为圆心建立半径为R的跟踪圆，跟踪圆中，沿AGV行进方向±D范围内的圆弧为有效圆弧，所述有效圆弧与实时路径曲线的交点为行进目标点；(e)AGV修正模块导引AGV朝向行进目标点运行。本发明提供的路径跟踪方法，AGV行走路径直接朝向行进目标点，运行线路短。

发明内容

本发明的目的在于针对现有A^*全局路径规划中路径与障碍物之间缺少缓冲地带，无法保证AGV机器人安全通行，全局路径节点多、间距小，难以实现AGV机器人的平顺跟踪等问题，提供可实现路径跟踪与障碍避让协调统一的基于A^*提取引导点的AGV路径跟踪与避障协调方法。

本发明包括以下步骤：

1)规划安全全局路径

根据环境信息建立初始栅格地图，在初始栅格地图上，通过风险评估函数R(n)对障碍物周围节点的风险等级进行评估，获得新的带有风险区域的安全栅格地图；

2)对规划得到的全局路径上提取关键路径点；

3)路径跟踪与障碍避让的协调，采用基于激光传感器的动态窗口进行避障，并以关键路径点为引导点并实时更新引导点，进行路径跟踪与障碍避让的协调统一。

在步骤1)中，所述根据环境信息建立初始栅格地图，在初始栅格地图上，通过风险评估函数R(n)对障碍物周围节点的风险等级进行评估，获得新的带有风险区域的安全栅格地图的具体步骤可为：