阅读说明：本技术 弓形路径无缝衔接规划方法 (Seamless connection planning method for arcuate path ) 是由 杜元源 于 2020-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种弓形路径无缝衔接规划方法,包括如下步骤：读取智能车当前所在的区域为待规划区域,以智能车当前位置为起始点；找出待规划区域横向线段的右上角点、左上角点、右下角点、左下角点,计算起始点与角点的距离；取距离最近的点作为路径起点,然后连接该点所在线段的另一端到该区域相邻线段的距离较近一端,依次连接该区域所有线段；剩余区域的每个区域的角点,将第上一步连接所得曲线的最后一个点作为区域终点,分别计算区域终点到剩余每个区域角点的距离,距离最近的点作为下一个待规划区域的起始点,其所在区域为下一个待规划区域；连接区域终点到待规划区域的起始点；通过所述方法规划的路径更加笔直有效,覆盖率高,同时智能车在追踪该方法规划的路径更为容易。(The invention discloses a method for planning seamless connection of an arch path, which comprises the following steps: reading an area where the intelligent vehicle is located currently as an area to be planned, and taking the current position of the intelligent vehicle as a starting point; finding out an upper right corner, an upper left corner, a lower right corner and a lower left corner of a transverse line segment of a region to be planned, and calculating the distance between an initial point and the corners; taking the closest point as a path starting point, then connecting the other end of the line segment where the point is located to the closer end of the adjacent line segment in the area, and sequentially connecting all the line segments in the area; taking the last point of the curve obtained by the last step of connection as an area terminal point, respectively calculating the distance from the area terminal point to each remaining area corner point, taking the point with the closest distance as the starting point of the next area to be planned, and taking the area where the point is located as the next area to be planned; connecting the area terminal point to the starting point of the area to be planned; the path planned by the method is straighter and more effective, the coverage rate is high, and meanwhile, the intelligent vehicle can track the path planned by the method more easily.)

弓形路径无缝衔接规划方法

技术领域

本发明涉及机器人导航避障技术领域，尤其涉及一种弓形路径无缝衔接规划方法。

背景技术

随着智能机器人技术蓬勃发展，机器人在生产与生活中有了越来越广泛的应用。根据应用环境的不同，机器人可以被分为多种类别，比如说工业机器人往往有着多个关节和机械臂，其在工厂当中承担着装配、搬运等高效率的工作；而服务机器人产品，包括轮式移动机器人、仿人机器人等可以被用在家用或者商用的环境中，针对不同使用目的开发出不同功能，智能移动小车可以实现无人驾驶，仿人机器人可以实现唱歌跳舞娱乐互动等等；机器人实时避障算法中，动态代价地图至关重要，动态代价地图显示的是传感器实时检测到的障碍物，结合建立的静态地图，就可以探测到移动机器人周围的障碍物信息，然后结合路径规划算法，计算出一条能够到达目的地的最短路径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种路径更加笔直有效，覆盖率高，同时智能车在追踪该方法规划的路径更为容易的形路径无缝衔接规划方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种弓形路径无缝衔接规划方法，其特征在于包括如下步骤：

1)构建智能车运动的代价地图，将带价地图中障碍物和运动边界膨胀r个像素值，r为智能车的半径；

2)根据地图中的障碍物和运动边界将整个代价地图划分为若干个小区域；

3)对每个小区域化横线:规则为由上至下，第一条线与上边界距离为r，此后线与线之间的间距为2r，直到线与下边界距离小于r，则最后在下边界以上距离为r的地方画一条线；

4)取智能车当前所在的区域为待规划区域，以智能车当前位置为起始点；

5)找出待规划区域横向线段的右上角点、左上角点、右下角点、左下角点，计算起始点与角点的距离；取距离最近的点作为路径起点，然后连接该点所在线段的另一端到该区域相邻线段的距离较近一端，依次连接该区域所有线段；

6)取剩余区域的每个区域的角点，将第上一步连接所得曲线的最后一个点作为区域终点，分别计算区域终点到剩余每个区域角点的距离，距离最近的点作为下一个待规划区域的起始点，其所在区域为下一个待规划区域；连接区域终点到待规划区域的起始点；

7)重复步骤4)-步骤6)，直到将所有区域连接完。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法根据代价地图实现了无缝覆盖路径规划，相较于其他规划方法，此方法所规划的路径更加笔直有效，覆盖率高，同时智能车在追踪该方法规划的路径更为容易。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述方法中代价地图；

图2是通过所述方法进行规划后的路径图。

具体实施方式

下面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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明实施例公开了一种弓形路径无缝衔接规划方法，包括如下步骤：

1)构建智能车运动的代价地图，将带价地图中障碍物和运动边界膨胀r个像素值，r为智能车的半径；

2)根据地图中的障碍物和运动边界将整个代价地图划分为若干个小区域；

3)对每个小区域化横线:规则为由上至下，第一条线与上边界距离为r，此后线与线之间的间距为2r，直到线与下边界距离小于r，则最后在下边界以上距离为r的地方画一条线；

4)取智能车当前所在的区域为待规划区域，以智能车当前位置为起始点；

5)找出待规划区域横向线段的右上角点、左上角点、右下角点、左下角点，计算起始点与角点的距离；取距离最近的点作为路径起点，然后连接该点所在线段的另一端到该区域相邻线段的距离较近一端，依次连接该区域所有线段；

6)取剩余区域的每个区域的角点，将第上一步连接所得曲线的最后一个点作为区域终点，分别计算区域终点到剩余每个区域角点的距离，距离最近的点作为下一个待规划区域的起始点，其所在区域为下一个待规划区域；连接区域终点到待规划区域的起始点；

7)重复步骤4)-步骤6)，直到将所有区域连接完；

8)至此，由车当前位置为起点的一条无缝覆盖的路径规划完成，如图2所示。

进一步的，将整个代价地图划分为若干个小区域的方法如下：

1)使用Opencv软件将待划分区域的边界线条查找出来，按照式(1)计算每个线段的长度并按照式(2)计算方向角度；

线段长

方向角度其中x₂不等于x₁，如果x₂＝x₁则θ＝π/2 (2)

2)按方向角度分类，从零度到180度，每30度为一类，总共分为6类；分别计算每一类的线段长度的和，按照公式(3)取其中线段和最长的一类求取其最终旋转方向角度θ₀；

旋转角度θ₀＝(θ₁*L₁+θ₂*L₂+θ₃*L₃+...+θ_n*L_n)/n (3)

其中n为线段条数；

3)利用opencv将地图旋转-θ₀，这时地图的边界较长边与x轴平行；

4)从左到右，从上到下的读取代价地图的像素值，记录每一行的连续白色线段的个数；从至少有1段白色线段的那一行开始计数，直到计算完整个图片；

5)判断连续线段个数的变化情况，如果上一行的线段个数比这一行的线段个数多K条，则上一行存在向下凸起的临界点有K个；如果上一行的线段个数比这一行的线段个数少K条，则该行存在向上凸起的临界点有K个；记录下存在临界点的行号，并记录其临界点的个数；

6)依次取存在临界点的行，再依次取该行的临界点，从临界点起先向左一个像素一个像素的填充黑色，直到将被填充的像素点已经为黑色了为止；再向右依次填充黑色像素，直到将被填充的像素点已经为黑色了为止；至此单个临界点处理结束，接着将每个临界点按该方式处理；

7)得出最终效果图，每一块白色连通区域为一个分区，如图1所示。

该方法对代价地图自动划分为多个区域，有效的将复杂的地图分解为较小的形状比较单一的小区域。既有降低了对地图无缝规划的难度，同时便于多机协同作业的路径规划，极大的提高了工作效率及产品的适用性。根据代价地图实现了无缝覆盖路径规划，相较于其他规划方法，此方法所规划的路径更加笔直有效，覆盖率高，同时智能车在追踪该方法规划的路径更为容易。