[发明专利]一种在弯曲光滑路径下的速度规划方法、存储介质

说明书

本发明的在弯曲光滑路径下的速度规划方法、存储介质，其中方法步骤包括：步骤1获取机器人规划路径上各路径点对应包括速度、曲率及曲率半径信息，以计算在向心力约束下各路径点允许的最大速度并供与最大运动速度之间取小，来作为各路径点的速度约束，以供生成速度空间；步骤2遍历速度空间中所有路径点的速度约束，组成最大速度上界曲线取其速度谷点生成待规划点索引列；步骤3在待规划点索引列中，依次提取相邻两路径点的索引列，将索引列值较小的路径点的速度信息作为规划的起始速度、较大的作为规划的终止速度，以供进行S形速度规划，并将规划结果更新规划路径。籍此在满足过弯时的向心加速度约束及其自身运动学约束的同时，兼顾加速度的连续性。

技术领域

本发明涉及移动机器人导航技术领域，尤其涉及基于S形速度规划算法对弯曲光滑路径下的速度规划算法进行改进，以适用于弯曲光滑路径对机器人速度规划的约束。

背景技术

在移动机器人导航过程中，一般针对直线路径，本领域通常使用S形速度规划算法进行路径点参考速度的规划。其中S形速度规划算法是一种可以将初始速度S形状的增加到最大速度并从最大速度S形的减小到终点速度的速度规划算法，通过将速度分解为：加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段和减减速段等7个时段分别进行计算，可以保证规划出的参考速度具有平滑及加速度连续的特点。

但是，当移动机器人的导航路径中含有弯曲路径的时候，此时若仍简单的使用S形速度规划算法进行参考速度的规划，则可能会导致规划出来的速度不能满足机器人过弯时的向心加速度约束，从而造成机器人在过弯道时发生漂移。

发明内容

为此本发明的主要目的在于提供一种在弯曲光滑路径下的速度规划方法、存储介质，以在满足移动机器人过弯时的向心加速度约束及其自身运动学约束的同时，兼顾加速度的连续性。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种在弯曲光滑路径下的速度规划方法，步骤包括：

步骤1获取机器人规划路径上各路径点对应包括速度、曲率及曲率半径信息，以计算出在机器人的向心力约束下各路径点允许的最大速度并供与机器人最大运动速度之间取小，来作为各路径点的速度约束，以供生成速度空间；

步骤2遍历速度空间中所有路径点的速度约束，以组成最大速度上界曲线并取其速度谷点生成待规划点索引列；

步骤3在待规划点索引列中，依次提取相邻两路径点的索引列，将索引列值较小的路径点的速度信息作为规划的起始速度，索引列值较大的路径点的速度信息作为规划的终止速度，以供根据速度曲线算法进行速度规划，并将规划结果更新规划路径。

在可能的优选实施方式中，其中步骤步骤3中还包括：检验各路径点对应的速度值是否超出速度约束，若超出，则将本段速度规划的速度上限值减小后重新进行速度规划，直至符合速度约束的要求。

在可能的优选实施方式中，其中规划点索引列的生成步骤包括：取最大速度上界曲线的速度谷点对应的下标索引列，并加入起始点和终止点的下标索引列，以组成待规划点索引列

。

在可能的优选实施方式中，其中步骤3中的速度规划为S形速度规划，其步骤包括：将速度轨迹分为：加加速时段，匀加速时段，减加速时段，匀速时段，加减速时段，匀减速时段，减减速时段，计算机器人不考虑加减速限制下所能达到的最大加速度与最大减速度：

其中为机器人最大加加速度；

根据机器人的最大加速度和最大减速度与和的关系，计算，：

若，则，，

若，则，，，并更新