[发明专利]一种基于机器人的开放式自动化导航方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动化导航系统技术领域，具体涉及一种基于机器人的开放式自动化导航方法及系统。

背景技术

目前，对于医院、超市以及物流服务的场景，一般采用导航机器人完成货物的运输过程。传统的导航系统的导航方式采用红外、激光或CCD巡线方式，机器人沿指定规划路线精确运行且误差在毫米级别。但采用巡线方式导航中路径的为固定路径，对于一些需要避障以及自主规划路径的场合，巡线导航方式无法实现自主路径规划，使用具有局限性；另外由于是基于巡线进行导航，在空间大的情况下，需要全部贴条，耗费大量人力，物力，并且影响美观，有时还需要对导航环境做整体改造以保证足够的空间贴条。

有人提出采用定位配合最短路径规划算法的自动化导航方式；其中，所述定位为基于激光雷达或CCD成像的SLAM定位、基于无线基站的基站定位或利用陀螺仪/加速度计及码盘的基于里程的定位，定位精度为5～10cm，利用A*算法或改进的A*算法进行最短路径规划。采用定位配合最短路径规划算法的自动化导航方式，在路径规划过程对路径的规划有着不确定性，对于存在货架形成的窄道，或人流比较多以及需要机器人大幅度转角的场景，机器人如果把路径规划在上述场景中，机器人的运动会出现长时间堵塞、速度缓慢；另外，在一些特定的环境的局部区域中，需要对机器人进行高精度的导航。因此定位配合最短路径规划算法的自动化导航方式不能适用一些有特定需求的场景。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于机器人的开放式自动化导航方法及系统，实现在用户对部分路径干预下的自动化导航功能，同时实现不同的定位精度。

本发明通过以下技术方案来实现，基于机器人的开放式自动化导航方法包括如下步骤：

步骤1，依据机器人所运行的导航环境和用户需求，确定一般导航区、精确导航区、精确导航区入口、精确导航区出口、主路径区以及导航终点；

主路径区内设有两个以上的路径端点，每个路径端点都只与其相邻路径端点之间有路径；各路径端点之间的路径形成路径网络；其中以距离机器人当前位置最近的路径端点为主路径区入口，以距离导航终点最近的路径端点为主路径区出口；

步骤2，获取机器人实时数据，识别机器人当前位置，当机器人处在一般导航区时，利用自动化导航方式进行导航；当机器人处在精确导航区时，利用巡线导航方式进行导航；当机器人处在主路径区时，基于步骤1得到的路径网络，利用迪杰斯特拉算法，规划主路径区入口与主路径区出口之间的路径，得到主路径，机器人沿主路径运动，实现导航。

其中，精确导航区内设有缓冲条和巡线条；所述缓冲条连接精确导航区入口与巡线条起点，巡线条终点为精确导航区出口；自精确导航区入口到巡线条起点，缓冲条的宽度由5～10cm逐渐减小至0.5～1cm，缓冲条的长度介于20cm～100cm之间。

较佳地，自动化导航方式采用A*算法完成。

其中，缓冲条和巡线条为具有颜色辨识度的条。

基于机器人的开放式自动化导航系统包括服务器、传感器和控制器；

服务器用于设定一般导航区、精确导航区、精确导航区入口、精确导航区出口、主路径区以及导航终点，并将设定的数据传输至控制器；其中一般导航区内标定有两个以上路径端点；每个路径端点都只与其相邻路径端点之间有路径；各路径端点之间的路径形成路径网络；

传感器用于采集机器人及环境的实时数据并将实时数据发送给控制器；

控制器包括自动定位单元、精确定位单元和虚拟循迹单元；

控制器基于服务器提供的数据以及传感器发送的机器人及环境的实时数据，识别机器人处于一般导航区、精确导航区或主路径区，根据不同的识别结果控制机器人进行不同方式的导航：

当机器人处在一般导航区时，自动定位单元开启，自动定位单元用于控制机器人利用自动化导航方式进行自动化导航；

当机器人处在精确导航区时，精确定位单元开启，精确定位单元用于控制机器人利用巡线导航方式进行导航；

当机器人处在主路径区时，虚拟循迹单元开启，虚拟循迹单元基于路径网络，利用迪杰斯特拉算法，规划主路径区入口与主路径区出口之间的路径，得到主路径并控制机器人沿主路径运动。

其中，精确导航区内有缓冲条和巡线条；所述缓冲条连接精确导航区入口与巡线条起点，巡线条终点为精确导航区出口；自精确导航区入口到巡线条起点，缓冲条的宽度由5～10cm逐渐减小至0.5～1cm，缓冲条的长度介于20cm～100cm之间。