[发明专利]用于自主导航中的动态路线规划的系统和方法

说明书

公开用于自主导航中的动态路线规划的系统和方法。在一些示例性实施方案中，机器人可以具有一个或多个传感器，所述传感器配置成收集关于环境的数据，包含关于所述环境中的一个或多个物体上的检测点的数据。接着，所述机器人能够规划所述环境中的路线，其中所述路线可以包括一个或多个路线位姿。所述路线位姿可以包含至少部分地指示所述机器人沿着所述路线的位姿、大小和形状的印迹。每个路线位姿中可以具有多个点。基于由其它路线位姿、所述环境中的物体等等施加在每个路线位姿的所述点上的力，每个路线位姿能够重新定位。至少部分地基于对所述路线位姿(其中的一些可能已经重新定位)执行的内插，所述机器人能够动态选路。

优先权

本申请要求2016年11月2日提交的具有相同标题的共同拥有且共同未决的美国专利申请第15/341,612号的优先权，所述申请的内容以全文引用的方式并入本文中。

版权

此专利文献的一部分公开内容包含受版权保护的材料。此专利文献的一部分公开内容包含受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人对此专利文献或专利公开内容进行传真复制，因为它出现在专利和商标局的专利文件或记录中，但是在其它方面保留所有版权。

技术领域

本申请大体上涉及机器人技术，且更具体来说，涉及用于自主导航中的动态路线规划的系统和方法。

背景技术

机器人导航可能是一个复杂的问题。在一些情况下，机器人可以确定行进路线。举例来说，机器人可以学习用户演示的路线(例如，用户可以沿着路线控制机器人和/或可以上载含有路线的地图)。作为另一个例子，机器人可以基于它对环境的了解(例如，地图)规划它自己在环境中的路线。然而，可能出现的挑战是机器人确定路线之后，环境的特征可能会改变。例如，物品可能会掉落到路线的路径中，和/或环境的一些部分可能会改变。当前机器人可能无法响应于这些改变(例如，堵塞)而对它的规划路径进行实时调整。在此类情形中，当前机器人可能会停止、碰撞到物体，和/或对其路线进行次优调整。因此，需要改进用于自主导航的系统和方法，包含用于动态路线规划的系统和方法。

发明内容

本公开满足上述需要，它特别提供了用于自主导航中的动态路线规划的设备和方法。本文中所描述的实例实施方案具有创新特征，其中每一个创新特征都不是必不可少的或仅负责其期望属性。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将概述一些有利特征。

在第一方面，公开一种机器人。在一个示例性实施方案中，机器人包含：一个或多个传感器，其配置成收集关于环境的数据，包含关于环境中的一个或多个物体上的检测点的数据；以及控制器，其配置成：至少部分地基于收集到的数据形成环境的地图；在地图中确定机器人将行进的路线；生成路线上的一个或多个路线位姿，其中每个路线位姿包括指示机器人沿着路线的位姿的印迹，且每个路线位姿中安置有多个点；确定每个路线位姿的多个点中的每一个上的力，所述力包括来自一个或多个物体上的一个或多个检测点的排斥力和来自一个或多个路线位姿中的其它路线位姿上的多个点中的一个或多个的吸引力；响应于一个或多个路线位姿的每个点上的力而重新定位一个或多个路线位姿；以及在一个或多个路线位姿之间执行内插以在一个或多个路线位姿之间生成供机器人行进的无碰撞路径。

在一个变化形式中，一个或多个路线位姿形成机器人沿着路线行进的序列；且内插包括在一个或多个路线位姿中的连续路线位姿之间的线性内插。

在另一变化形式中，内插生成具有大体上类似于每个路线位姿的印迹的印迹的一个或多个内插路线位姿。在另一变化形式中，确定一个或多个路线位姿的每个点上的力另外包括计算至少部分地使每个路线位姿的每个点上的力与环境中的物体的一个或多个特性相关联的力函数。

在另一变化形式中，一个或多个特性包含距离、形状、材料和颜色中的一个或多个。在另一变化形式中，力函数关联第一物体上的第一检测点所施加的零排斥力，其中第一点和第一路线位姿的第二点之间的距离高于预定距离阈值。