[发明专利]一种机器人靠边运行的方法

说明书

本发明公开一种机器人靠边运行的方法，包括如下步骤：S1，生成道路网络；S2，基于道路网络进行轨迹规划；S3，将规划后的轨迹偏移至道路边缘，从而使机器人沿路边运行。本发明在机器人需要规划轨迹时，根据道路网络规划出轨迹，并将轨迹向道路边缘靠拢，具有较高效率且有效降低误差，还避免了设定固定轨迹所必要的交互软件的开发，节约开发成本。

技术领域

本发明涉及机器人行驶路径规划技术领域，特别涉及一种机器人靠边运行的方法。

背景技术

随着移动机器人技术的发展，机器人已经能够在室内较灵活地自主运动，但在室外还较为少见，目前机器人在室外运行主要有两种方法，一种是使用传统的基于最短路径的轨迹规划方法，会得到机器人到目标点的最短的轨迹，而不会考虑到是否沿路边规划。如图1，假定机器人需要从道路一侧的A点到达道路另一侧的B点，根据传统的基于最短距离的轨迹规划方法，会得到A到B的直线轨迹，如图1(a)，这样的轨迹会有较大的比例位于道路中央，如果机器人沿这样的轨迹行驶，将会长时间行驶在道路中央，对道路的交通秩序产生影响；若从最大限度减小对道路安全与秩序的影响的角度出发，需要先沿路边行驶到与B点正对的C点，再横穿道路，如图1(b)。注意，图中阴影部分均为地图中的建筑物或障碍物，空白处为道路。

为了解决机器人在室外运行时遇到的上述问题，减少机器人对交通秩序的影响，当前主要的方法是通过事先设定好沿着路边的固定轨迹，使机器人沿该轨迹行驶。此类方法的步骤为：

1、在机器人部署完毕后，获得场景的地图，并根据地图中的道路手动设定沿路边行驶的两条轨迹，假设机器人靠右行驶，则两个方向各需要一条轨迹，如图2所示，两条曲线为设定的固定轨迹，黑色箭头说明机器人靠右边行驶。

2、在道路交叉处，需要手动设定不同道路的靠边轨迹的汇合点，道路交叉处所设定的汇合点数量与道路交汇的数量相同，然后将同一个道路交叉处的汇合点互相连接，如图3所示，四条道路交汇于一个路口，曲线分别为道路1、2、3、4所设定的固定轨迹，在路口设置了4个汇合点，每个汇合点与设定好的两条固定轨迹连接，而汇合点之间也进行连接，为了限制靠右边行驶，它们之间是单向的连接，连接方式如图3所示。

3、将不同道路交叉处的汇合点以及它们之间设定好的固定轨迹利用计算机中的图结构保存。

4、在机器人收到目标点时，将会利用保存的图结构进行规划，得到机器人到目标点这一过程中应经过的汇合点，再将一系列汇合点之间的轨迹进行连接，获得到目标点的固定轨迹，如图4所示，机器人从A点出发，前往B点，机器人首先找到从当前位置距离固定轨迹的最近点，以及目标点到固定轨迹的最近点，接着根据图结构的最短路径规划，得到机器人的轨迹如图4中的粗曲线所示，实现了最大程度上靠边行驶、不妨碍交通的作用。

如果使用传统的基于地图上的最短路径的轨迹规划方法，规划效果如图5所示，与图4相比，它在路中央行驶的时间将远远更多，在很大程度上妨碍了交通。

然而现有的使机器人沿路边行驶的方法仍然具有如下缺点：

1、设定好沿路边的固定轨迹工程量较大，由于机器人运行的场景尺度不一，在大范围的场景下道路较多，而每条道路都需要设定沿路边的固定轨迹，并且路口处还需要设计不同道路之间的轨迹的连接方式，这将具有较大工作量，不利于机器人在新场景中快速的部署。

2、设定沿路边的固定轨迹是通过人工操作的，不同操作者所设定的轨迹可能会有所不同，行驶时，距离道路边缘的距离也不同，靠边行驶的效果也相应受到影响，不利于靠边行驶功能的通用化、模块化。

3、基于地图的固定轨迹设定，需要人工操作，并且需要人工校准轨迹是否符合要求，而且需要调整，因此需要开发地图、轨迹与用户之间的交互软件，增加了开发成本。

为了解决上述问题，有必要开发一种新的靠边运行的方法，能够有效、快速地规划出机器人的运动轨迹，并使轨迹偏移至路边，使机器人沿靠路边的轨迹运行。

发明内容