机器人及其路径规划方法和装置与流程

本申请属于机器人领域，尤其涉及机器人及其路径规划方法和装置。

背景技术：

在机器人移动过程中，为了确定机器人移动的安全性，机器人的导航系统通常会设置最窄的可通行宽度。比如，机器人自身物理半径为r，所设定的最窄的可通行宽度为2(r+0.1)米。其中0.1米是留出来的安全余量，即机器人边沿与障碍物之间所要保持的距离。

但是，由于测距误差或定位误差，所测量得到的机器人与障碍物之间的距离，可能与实际的距离出现偏差，使得机器人在窄道内移动缓慢或出现导航失败，不利于快速有效的使机器人到达预设的目标位置。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人及其路径规划方法和装置，以解决现有技术中由于测距误差或定位误差，使得机器人在窄道内移动缓慢或出现导航失败，不利于快速有效的使机器人到达预设的目标位置的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种机器人的路径规划方法，所述机器人的路径规划方法包括：

根据试探半径检测所述机器人是否可以到达预设的目标位置，其中，所述试探半径大于所述机器人的物理半径；

如果根据试探半径检测所述机器人可以到达预设的目标位置，则根据所述试探半径确定机器人与目标位置之间的第一路径；

如果根据试探半径检测所述机器人不能到达预设的目标位置，则根据所述物理半径确定机器人与目标位置之间的第二路径。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述试探半径为机器人的物理半径与误差裕量的和，所述误差裕量与机器人测距误差或定位误差相关。

结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述误差裕量为测距误差和定位误差在通道的径向偏移之和。

结合第一方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述测距误差和定位误差根据历史统计数据确定。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述试探半径为机器人的物理半径与误差裕量的和，所述误差裕量为预先设定值。

结合第一方面，在第一方面的第五种可能实现方式中，根据试探半径检测所述机器人是否可以到达预设的目标位置包括：

根据所述试探半径和预设的安全裕量，确定机器人通过障碍物的期望宽度；

获取到达目标位置的必要通道的探测宽度；

当所述期望宽度大于探测宽度时，则不能根据试探半径通过该通道到达预设的目标位置；

当所述期望宽度小于或等于探测宽度时，则可以根据试探半径通过该通道到达预设的目标位置。

结合第一方面，在第一方面的第六种可能实现方式中，如果根据试探半径检测所述机器人不能到达预设的目标位置，则根据所述物理半径确定机器人与目标位置之间的第二路径之后，所述方法还包括：

根据物理半径和预设的安全裕量，控制所述机器人在所确定的路径移动。

本申请实施例的第二方面提供了一种机器人的路径规划装置，所述机器人的路径规划装置包括：

检测单元，用于根据试探半径检测所述机器人是否可以到达预设的目标位置，其中，所述试探半径大于所述机器人的物理半径；

第一路径确定单元，用于如果根据试探半径检测所述机器人可以到达预设的目标位置，则根据所述试探半径确定机器人与目标位置之间的第一路径；

第二路径确定单元，用于如果根据试探半径检测所述机器人不能到达预设的目标位置，则根据所述物理半径确定机器人与目标位置之间的第二路径。

本申请实施例的第三方面提供了一种机器人，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，使得机器人实现如第一方面任一项所述方法的步骤。

本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述方法的步骤。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过试探半径来检测机器人是否可以到达预设的目标位置，当检测到机器人根据试探半径能够到达预设的目标位置时，则根据试探半径确定机器人与目标位置之间的第一路径，如果不能，则根据物理半径确定机器人与目标位置之间的第二路径。由于试探半径大于机器人物理半径，因此，相对于物理半径所确定的路径，能够有效的减少机器人由于定位误差或测距误差引起的移动缓慢或出现导航失败的概率，有利于机器人快速有效的到达目标位置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中机器人由于测距误差引起移动缓慢的示意图；

图2是现有技术中机器人由于定位误差引起导航失败的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种机器人的路径规划方法的实现流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种检测机器人是否可以到达目标位置的实现流程示意图；

图5是本申请实施例提供的一种路径规划示意图；

图6为本申请实施例提供的又一路径规划示意图；

图7是本申请实施例提供的一种机器人的路径规划装置的示意图；

图8是本申请实施例提供的机器人的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

根据机器人的形状，机器人本身具有物理半径r。如果导航过程中，机器人与障碍物之间的距离小于该物理半径r，则说明机器人与障碍物发生了碰撞。在通常情况下，机器人的导航系统会设定一个最窄的可通行宽度来障碍机器人的安全。比如，机器人自身的物理半径为r，设定的最窄的可通行宽度可以为2*(r+0.1)米。其中，0.1米为安全裕量，即机器人的边沿与障碍物保持在0.1米以上的距离。

由于机器人的传感器测量值会有误差，如图1所示，在一个宽度刚好为2*(r+0.1)米的通道中，机器人往目标位置a移动，通道边沿上的圆点表示机器人扫描到的激光点。由于测距误差，激光扫描点并没有完全和通道边沿重合。机器人实际导航过程中，机器人会误认为通道宽度不够而停止运动。或者，由于激光点的测距误差，在下一时刻机器人测量的通道宽度足够而继续前进，会造成机器人走走停停，移动速度非常缓慢。

或者，由于机器人定位精度的问题，如图2所示，在一个宽度为2*(r+0.1)米的通道中，机器人的定位相对于实际位置向下偏移了一段距离。在这种情况下，由机器人测距所检测到的通道边沿的激光点，也会向下偏移。即图2所示，上面一部分激光点分布在通道内侧，下面一部分激光点分布在通道外侧，使得通道的有效宽度明显小于2*(r+0.1)米。如果定位偏差不及时校正，机器人可能会与通道相撞而导致导航失败。

基于上述问题，本申请提出了一种机器人的路径规划方法，如图3所示，所述机器人的路径规划方法包括：

s301，根据试探半径检测所述机器人是否可以到达预设的目标位置，其中，所述试探半径大于所述机器人的物理半径。

本申请实施例中，根据试探半径检测机器人是否可以到达预设的目标位置，是指机器人通过距离检测障碍物的通道的探测宽度，判断该探测宽度是否允许半径大小为试探半径的机器人通过。即半径大小为试探半径的机器人通过时，还仍有安全裕量。具体过程可以如图4所示，包括：

s401，根据所述试探半径和预设的安全裕量，确定机器人通过障碍物的期望宽度。

其中，试探半径是指机器人在存在测距误差和定位误差情况下，机器人仍然能够有稳定有效的通过通道最窄的可通行宽度的通道的长度。通常情况下，试探半径可以表示机器人对测距误差和定位误差的容忍度。因此，试探半径大于机器人自身的物理半径r。

在一种可能的实现方式中，可以设定机器人的试探半径为预设值。比如，所述试探半径可以为物理半径与误差裕量的和。其中，误差裕量为误差所引起的偏差的大小。

在一种可能实现的实现方式中，可以设置误差裕量为固定值。比如，可以设置误差裕量为0.1米。即试探半径为机器人的物理半径r+0.1米。

或者，在可能的实现方式中，所述误差裕量也可以根据机器人的测距误差和定位误差所确定。

比如，可以根据历史统计数据，确定机器人出现的测距误差的大小，以及定位误差的大小。由于机器人对于不同距离的障碍物的测距精度不同，因此，可以根据机器人的移动速度，确定需要检测的最远的障碍物的距离，根据最远的障碍物的距离确定测距精度。在一般情况下，机器人的移动速度越快，需要检测的最远的障碍物的距离越大。

由于机器人的实时误差的大小无法确定，可以通过机器人的历史数据进行分析统计，得到机器人的测距误差和定位误差。比如，可以根据历史数据中的机器人的测距值与实际距离值的误差，以及历史数据中机器人的定位与真实位置之间的误差，确定机器人的测距误差和定位误差。

根据测距误差和定位误差确定误差裕量的实现方式中，可以将测距误差与定位误差求和的方式确定机器人的误差裕量。即通过误差裕量确定机器人由于测距误差和定位误差所产生的最大的偏移。

根据试探半径和安全裕量，确定障碍物的通道的期望宽度时，可以由试探半径和安全裕量的和的两倍值，作为期望宽度。比如，机器人物理半径为r，机器人的试探半径为r+0.1米，安全裕量为0.1米，则期望宽度为2[(r+0.1)+0.1]米。

s402获取到达目标位置的必要通道的探测宽度。

障碍物的探测宽度，可以通过机器人的探测传感器，比如激光传感器等，确定障碍物的空间位置。根据空间位置之间的距离，确定通道的宽度。通道的探测宽度中的激光点，可能处于通道内侧，也可能处于通道外侧。

s403，当所述期望宽度大于探测宽度时，则不能根据试探半径通过该通道到达预设的目标位置。

如果期望宽度大于探测宽度，则说明由于定位误差和测距误差的存在，该必要通道探测得到的通道的宽度，可能无法满足机器人快速有效的通过的要求，因此，认为机器人无法到达预设的目标位置。在这种情况下，可由s303确定机器人移动至目标的第二路径。

s404，当所述期望宽度小于或等于探测宽度时，则可以根据试探半径通过该通道到达预设的目标位置。

如果期望宽度小于或等于探测宽度，则表明在定位误差和测距误差能够容忍的情况下，保证机器人能够快速有效的通过该必要通道，到达预设的目标位置。

在一种情况下，当同一通道的宽度不同，且目标位置位于通道内，可以从通道的多个方向进入目标位置时。则可以将多个方向分别作必要通道进行计算。当任一方向的期望宽度大于探测宽度，则可以认为根据试探半径可以通过该通道到达预设的目标位置。

在一种情况下，当目标位置处于通道外，到达目标位置不存在必要通道时，则可以认为根据试探半径检测机器人可以到达预设的目标位置。

s302，如果根据试探半径检测所述机器人可以到达预设的目标位置，则根据所述试探半径确定机器人与目标位置之间的第一路径。

根据试探半径检测所述机器人可以到达预设的目标位置，可以包括两种情况，分别为目标位置位于通道外和目标位置位于通道内的情况。

如图5所示，目标位置处于通道外，机器人到达目标位置a时，包括通道内和通道之外的路径。如果该通道确定的路线的距离小于通道之外的距离，且通道的探测宽度大于或等于期望宽度，则可以根据试探半径确定经过通道所确定的第一路径l1。

如图5所示，目标位置处于通道外，机器人到达目标位置a时，包括通道内和通道外的路径。如果通道确定的路线的距离小于通道之外的距离，且通道的探测宽度小于期望宽度，则根据试探半径，确定通道外的第一路径l2。

s303，如果根据试探半径检测所述机器人不能到达预设的目标位置，则根据所述物理半径确定机器人与目标位置之间的第二路径。

如图6所示，目标位置处于通道内，机器人无法通过试探半径确定到达目标位置a的第二路径，可以通过物理半径直接确定机器人到达目标位置之间的第二路径。即这种情况下通过选择其它路径无法避免机器人在较窄的通道中移动，可直接通过物理半径确定机器人到达目标位置的第二路径l3。

另外，在本申请中，对于机器人移动至目标位置的任意时刻，如果包括两条路径，即由通道移动和通道外移动的路径时。如果通道内的路径小于通道外的路径，可以通过试探半径确定是否需要由通道内移动。即如果通过通道内的探测宽度大于或等于试探半径所确定的期望宽度时，则可由通道确定移动路径。如果通道内的探测宽度小于试探半径所确定的期望宽度，则可以通过通道外的路线确定移动路径。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

图7为本申请实施例提供的一种机器人的路径规划装置的结构示意图，如图7所示，所述路径规划装置包括：

检测单元701，用于根据试探半径检测所述机器人是否可以到达预设的目标位置，其中，所述试探半径大于所述机器人的物理半径；

第一路径确定单元702，用于如果根据试探半径检测所述机器人可以到达预设的目标位置，则根据所述试探半径确定机器人与目标位置之间的第一路径；

第二路径确定单元703，用于如果根据试探半径检测所述机器人不能到达预设的目标位置，则根据所述物理半径确定机器人与目标位置之间的第二路径。

图7所示的机器人的路径规划装置，与图3所示的机器人的路径规划方法对应。

图8是本申请一实施例提供的机器人的示意图。如图8所示，该实施例的机器人8包括：处理器80、存储器81以及存储在所述存储器81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82，例如机器人的路径规划程序。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个机器人的路径规划方法实施例中的步骤。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

示例性的，所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器81中，并由所述处理器80执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述机器人8中的执行过程。

所述机器人可包括，但不仅限于，处理器80、存储器81。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是机器人8的示例，并不构成对机器人8的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述机器人还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器80可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器81可以是所述机器人8的内部存储单元，例如机器人8的硬盘或内存。所述存储器81也可以是所述机器人8的外部存储设备，例如所述机器人8上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述机器人8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储所述计算机程序以及所述机器人所需的其他程序和数据。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

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