[发明专利]一种动态环境下的移动机器人路径规划方法

权利要求书

1.一种动态环境下的移动机器人路径规划方法，其特征在于，包括：

建立全局栅格地图，所述地图覆盖移动机器人运动的起始位置和目标位置，为由正方形栅格组成的矩形区域，每个栅格包含了被障碍物占用的情况信息；

检测所述全局栅格地图中的所有障碍物，根据所述障碍物的特征及位置变化情况，筛选出动态障碍物；所述全局栅格地图的范围覆盖移动机器人运动的起始位置与目标位置；所述栅格分为被静态障碍物占据的静态栅格，被动态障碍物占据的动态栅格，以及不被障碍物占据的空闲栅格；其中动态栅格的标记方法如下所述：检测从所述起始位置到目标位置之间给定范围内的所有障碍物，根据所述障碍物的特征和位置变化情况，筛选出动态障碍物；在所述全局栅格地图中，将每个动态障碍物对应的栅格都标记出来，这些栅格即为所述动态栅格；

所述全局栅格地图中，针对动态障碍物，根据其在设定时段内的运动轨迹，预测未来设定时段内的运动趋势，划分出所述运动轨迹和所述运动趋势对应的影响区域，包括：

所述动态障碍物在所述全局栅格地图中行进，以当前时刻为基准，前t时段内的运动轨迹为第一运动路径，同时所述第一运动路径占据的栅格及距所述第一运动路径n个栅格范围内的区域为拖影区域，其中t大于零，n为大于等于一的整数；

所述动态障碍物在所述全局栅格地图中行进，以当前时刻为基准，根据第一运动路径对设定时段内的运动轨迹进行预测，预测出的运动轨迹为第二运动路径，同时所述第二运动路径占据的栅格及距所述第二运动路径n个栅格范围内的区域为预测区域；

将被所述静态栅格的概率设为1，将未处于任何动态障碍物拖影区域和预测区域中的空闲栅格的概率设为0，即获得所述全局栅格地图中在设定时段内每个栅格被占据的概率；

所述影响区域中，根据所述拖影区域和所述预测区域中的每个栅格的中心与所述动态障碍物中心之间的距离，计算每个栅格在设定时段内被各个动态障碍物占据的概率，并以其中的最大概率作为该栅格被占据的概率；

其中，p₁(c_l,w)是拖影区域栅格c_l,w的概率，p₂(c_l,w)是预测区域栅格c_l,w的概率，c_l,w是当前栅格的中心坐标；D_c是动态障碍物的当前位置，||c_l,w-D_c||₂表示当前栅格的中心与所述动态障碍物中心之间的距离，λ为给定的大于等于1的系数；

在所述全局栅格地图中，从所述起始位置到所述目标位置，利用曲线规划的方法，生成候选路径；根据每条候选路径是否经过静态障碍物，长度，以及经过的所有动态栅格的概率，利用给定的评价规则对每条所述候选路径进行评价，包括：首先判断每条候选路径是否经过静态栅格，若经过，排除该条候选路径；然后计算每条候选路径的长度，以及经过的所有动态栅格的概率之和；根据给定的代价函数，计算每条候选路径的代价函数值，作为该候选路径的评价结果；

将具有最优评价结果的候选路径作为最终规划的路径。

2.如权利要求1所述的动态环境下的移动机器人路径规划方法，其特征在于，所述第一运动路径包括：

在行进前t时段内，检测所述动态障碍物的位置，获得至少两个所述动态障碍物位置，并将检测到的所述动态障碍物的中心位置标记在全局栅格地图中对应的栅格；

在所述全局栅格地图上，对检测到的所述动态障碍物位置进行直线拟合，获得所述第一运动路径。

3.如权利要求1所述的动态环境下的移动机器人路径规划方法，其特征在于，所述第二运动路径包括：

根据所述动态障碍物在行进前t时段内的速度、加速度，及全局栅格地图中障碍物的分布情况，预测所述动态障碍物在全局栅格地图中设定时段内的第二运动路径。

4.如权利要求1所述的动态环境下的移动机器人路径规划方法，其特征在于，将具有最优评价结果的候选路径作为最终规划的路径，包括：

求候选路径对应的代价函数值，将最小值对应的所述候选路径，作为最终规划的路径。