[发明专利]一种自主避障的路径规划方法

说明书

本发明公开了一种自主避障的路径规划方法，满足建筑机器人进入施工位置全局路径规划最优且可实时避障的要求，通过建筑物BIM模型建立导航地图，通过优化A*算法搜索点选取策略，以及删除路径上的冗余转折点，缩短算法运行时间，且规划出的全局路径不会紧贴着建筑物墙壁，有效降低了机器人与墙体发生碰撞的可能性；结合动态窗ロ算法进行局部路径规划，通过加入的新的刹车判定条件，使得机器人的运动连续化。本发明提供的一种自主避障的路径规划方法解决现在技术所存在的建筑机器人路径规划不合理造成耗时耗能、以及易产生磕碰，规划路径控制机器人运动时运动不连续的问题。本发明作用效果显著，适于广泛推广。

技术领域

本发明涉及路径规划技术领域，特别涉及，一种自主避障的路径规划方法。

背景技术

由于建筑机器人本体尺寸、施工环境空间均很大，且机器人移动速度较缓，现有的路径规划方法规划过程中需要机器人先获取位置环境的信息，耗时耗能。A*算法是一种适用于地图环境已知的全局路径规划算法，在提高搜索效率的同时找到一条最优路径，但规划出的路径紧贴障碍物，不利于安全操作。现有的路径规划方法不具备实时避障的能力，有些在实际控制机器人运动过程中会导致机器人运动不连续。

针对上述问题，设计一种解决现有技术所存在的建筑机器人路径规划不合理造成耗时耗能、以及易产生磕碰，规划路径控制机器人运动时运动不连续的问题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种自主避障的路径规划方法，以解决现在技术所存在的建筑机器人路径规划不合理造成耗时耗能、以及易产生磕碰，规划路径控制机器人运动时运动不连续的问题。

本发明提供了一种自主避障的路径规划方法，包括：

步骤1、基于建筑物BIM模型，提取并优化建筑物高程信息，根据建筑物高程信息建立导航地图；

步骤2、通过改进的A*算法选取搜索点得到路径节点，删除路径上的冗余转折点，得到规划后的全局路径及路径上的关键点信息，其中关键点包括起点、终点及路径中的必要转折点；

步骤3、基于刹车判定条件，在全局路径关键点之间使用动态窗ロ法进行局部路径规划，得到机器人的连续运动的路径规划结果，动态窗口法的评价函数为G(v,w)＝σ[αH(v,w)+βD(v,w)+γV(v,w)]，其中H(v，w)为评价机器人以当前的采样速度，达到模拟轨迹末端时的朝向与机器人坐标系原点与下个最优节点连线之间的角度差θ的函数，D(v，w)为机器人在当前轨迹上与最近障碍物之间的距离，V(v，w)为评价当前轨迹速度的函数，α、β、γ为加权系数，σ为平滑函数。

优选地，所述步骤1的具体步骤包括：

步骤1.1、分析建筑物高程信息的BIM分布，构建建筑物高程信息的统计分析模型，根据大数据挖掘和模糊聚类方法得到建筑物高程信息的BIM分布模型；

步骤1.2、构建建筑物高程信息提取的特征重构模型和BIM信息库，进行建筑物高程信息的特征分析；

步骤1.3、基于建筑物高程信息提取的特征重构模型，在BIM信息库中进行高程信息的特征提取和样本采集得到BIM信息特征提取的结果；

步骤1.4、对各个区域的建筑物高程信息进行融合处理，根据信息融合结果进行建筑物高程信息提取；

步骤1.5、根据提取的建筑物高程信息，基于栅格图映射规则，通过栅格图法构建在建筑物里的导航地图。

优选地，所述步骤2的具体步骤包括：