[发明专利]一种基于B样条曲线的AGV路径规划方法

说明书

本发明公开了一种基于B样条曲线的AGV路径规划方法，从上位机获取起点信息、终点信息以及车体硬件参数信息，依次生成起、终点方向控制点，起、终点方向调节点，中间路径上的横向采样点，在删除部分起、终点方向调节点和横向采样点后，依次连接层与层之间的采样点形成连接路径，并实时判断是否满足连接约束条件，若满足则保存该条连接路径对应样条曲线的曲率代价，若不满足则再试探其他未计算过的连接路径；当找寻到低于预设曲率代价的样条路径，或者迭代次数超过预设次数时，返回代价最小的样条路径。本发明最大限度地保持了起、终点的方向控制，使得起点和终点突变曲率更小，基于采样点删除和连接约束更快速地生成远离障碍物的样条路径。

技术领域

本发明涉及AGV路径规划技术领域，尤其是一种基于B样条曲线的AGV路径规划方法。

背景技术

随着社会的进步与发展，智能算法不断推陈出新，计算机功能日益强大，AGV小车与社会各行业的联系也越来越紧密，智能化、无人化、高效化逐步成为现代物流系统的主流发展方向。近年来各个行业的快速发展，对自动化、智能化的要求不断增加，越来越多的智能化配送系统被广泛应用，也相应促进了AGV的快速发展。AGV的独特优势已逐渐显现，例如在物流系统中，它可以依据任务分配原则很快地将物料准确地运输到指定位置，运输路径容易调节，在一定程度上降低了劳动力的使用，从而使得生产效率和便捷性得到提高。

在智能AGV技术领域，路径规划是其核心技术，路径规划近些年蓬勃发展，在地图信息已知的静态环境下的路径规划的发展已经日趋成熟。路径规划的评价指标一般包括路径是否最短、规划效率是否最高、路径平滑度是否良好等方面。在日常应用中，AGV小车往往要执行在特定地形、环境复杂地图下的任务，因此，不仅要注意在复杂环境下的路径规划，还要从全局路径规划的角度考虑规划路径的质量。

例如，仓储环境较为复杂，AGV视觉检测托盘得到的目标点与其当前所处方位之间的距离可能存在无法满足其自旋转所需空间的情况，这就要求在路径规划时，对AGV起点方向进行约束；与此同时，为了消除安全隐患，到达托盘目标点的整个路径需要尽可能平滑且符合AGV运动特性。目前，符合此要求的路径规划方法主要有两种，分别为五次多项式曲线拟合法和Beizer曲线法。

五次多项式曲线拟合法的主要思想是Jerk能量最小化，通过六个边界条件构造五次多项式，生成满足条件的轨迹，再拟合成样条曲线；此方法生成的路径无法让起终点的方向有更好的约束，并且拟合过程中存在精度损失。

Bezier曲线法，是通过设置一定的距离阈值，迭代起终点的方向控制点，以曲率为代价计算最优曲线；由于Bezier曲线通常为4个控制点，其中仅有两个可以变动的方向控制点，无法很好地表达需要生成路径的曲线，导致路径上的很多地方曲率较大的问题。

发明内容

针对现有AGV路径规划方法存在的技术问题，本发明提出一种基于B样条曲线的AGV路径规划方法。

一种基于B样条曲线的AGV路径规划方法，包括以下步骤：

步骤1，从上位机获取待规划路径的起点信息、终点信息，以及车体硬件参数信息，起点信息包括但不限于起点的位置坐标、出发角度、出发速度，终点信息包括但不限于终点的位置坐标、到达角度、到达速度，车体硬件参数信息包括但不限于AGV最小转弯半径、车轮最大转动角度；

步骤2，根据起点信息生成包含a个起点方向控制点的起点方向控制采样层，根据终点信息生成包含b个终点方向控制点的终点方向控制采样层；

步骤3，根据起点方向控制点和车体硬件参数信息生成包含c个起点方向调节点的起点方向调节采样层，根据终点方向控制点和车体硬件参数信息生成包含d个终点方向调节点的终点方向调节采样层；

步骤4，连接任意一个起点方向控制点和任意一个终点方向控制点，以连接线作为中间路径，在该中间路径上等间距生成n层纵向采样层，每层纵向采样层包含e个等间距横向采样点；