CN108180908A - 机器人导航方法和机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人导航方法和机器人，基于路径地图根据设定初始点和设定终点生成最佳路径，读取路径地图的路径导航参数，基于路径导航参数判断最佳路径对应配置的导航方式，根据确定的导航方式采集导航数据，基于导航数据控制机器人的运动。机器人根据预设的路径地图，在确定了设定初始点和设定终点后，得到最佳路径，判断最佳路径中每条分段路径对应的导航方式，在行进至每条分段路径时切换到当前分段路径对应配置的导航方式来采集导航数据实现导航，能够根据实际应用需求结合各种导航方式的优缺点采用最适宜的导航方式实现导航，实现一种既节省成本又能实现精确导航的机器人导航方式。

Description

机器人导航方法和机器人

技术领域

本发明属于机器人导航技术领域，具体地说，是涉及一种机器人导航方法和机器人。

背景技术

自主定位导航是机器人实现智能化的前提之一，是赋予机器人感知行动能力的关键因素。导航是指移动机器人通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标的自主运动。

移动机器人的导航方式例如惯性导航、二维码导航等；这其中，惯性导航是以陀螺仪形成一个导航坐标系的自主导航方式，将采集陀螺仪的数据，将它对时间进行积分，就能够得到移动机器人的偏向角和位置等信息，需要采用磁钉来辅助机器人自主导航进行校准，机器人通过磁导航传感器检测磁钉产生的磁场，根据磁场强度的变化来实现校准，但这种导航方式需要铺设磁钉，存在耗费成本高的问题；二维码导航则是在机器人运行路径上按照一定间隔贴附二维码，机器人通过扫描设备扫描路径上的二维码来获取位置、角度等信息，从而实现对机器人的导航，但这种方式中需要二维码之间铺设的间隔很短，导致在较长路径上二维码铺设数量太多，且二维码受磨损需要经常更换，存在维护耗时耗力的问题。

发明内容

本申请提供了一种机器人导航方法和机器人，针对上述导航方式存在的问题，实现一种既节省成本又能实现精确导航的机器人导航方式。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种机器人导航方法，包括：基于路径地图根据设定初始点和设定终点生成最佳路径；读取所述路径地图的路径导航参数，基于所述路径导航参数判断所述最佳路径对应配置的导航方式；根据确定的导航方式采集导航数据；基于所述导航数据控制机器人的运动。

进一步的，所述最佳路径包括若干分段路径，则根据确定的导航方式采集导航数据，具体为：判断每条分段路径对应配置的导航方式；针对每条分段路径，控制切换分段路径对应配置的导航方式采集导航数据。

进一步的，基于路径地图根据设定初始点和设定终点生成路径之前，所述方法还包括：建立所述路径地图；为所述路径地图中的每条分段路径配置路径导航参数。

进一步的，所述为所述路径地图中的每条分段路径配置路径导航参数，具体为：针对每条分段路径，判断分段路径长度是否大于设定距离；若是，配置路径导航参数为惯性导航方式；若否，配置路径导航参数为二维码导航方式。

提出一种机器人，包括路径地图存储模块、最佳路径确定模块、导航方式确定模块、导航数据采集模块和导航模块；所述路径地图存储模块，用于存储路径地图；所述最佳路径确定模块，用于基于所述路径地图根据设定初始点和设定终点生成最佳路径；所述导航方式确定模块，用于从所述存储模块读取所述路径地图的路径导航参数，基于所述路径导航参数判断所述最佳路径对应配置的导航方式；所述导航数据采集模块，用于根据确定的导航方式采集导航数据；所述导航模块，用于基于所述导航数据控制所述机器人的运动。

进一步的，所述最佳路径包括若干分段路径，所述导航数据采集模块包括切换控制单元和多个导航数据采集单元；所述多个导航数据采集单元，分别针对多个不同的导航方式采集导航数据；所述切换控制单元，用于判断每条分段路径对应配置的导航方式，针对每条分段路径，控制切换分段路径对应配置的导航方式对应的导航数据采集单元来采集导航数据。

进一步的，所述机器人还包括路径地图建立模块和参数配置模块；所述路径地图建立模块，用于建立所述路径地图；所述参数配置模块，用于为所述路径地图中的每条分段路径配置路径导航参数。

进一步的，所述参数配置模块包括分段路径长度判断单元和参数配置单元；分段路径长度判断单元，用于针对每条分段路径，判断分段路径长度是否大于设定距离；若是，则所述参数配置单元配置路径导航参数为惯性导航方式，若否，则所述参数配置单元配置路径导航参数为二维码导航方式。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的机器人导航方法和机器人中，在规划的路径地图中的每条分段路径都配置有路径导航参数，该路径导航参数分配了机器人在每条分段路径上运动时采取的导航方式，例如是惯性导航方式还是二维码导航方式，在根据设定初始点和设定终点生成了最佳路径后，读取为该最佳路径配置的路径导航参数，根据路径导航参数表征的导航方式来采集导航数据，进而根据导航数据实现对机器人的导航和定位；这其中，最佳路径中包含的多条分段路径，根据实际应用环境可能配置有不同的导航方式，例如对路径长度较长的分段路径配置惯性导航方式，而对路径长度较短的分段路径配置二维码导航方式，则在机器人从设定初始点向设定终点沿最佳路径运动过程中，根据不同的分段路径切换不同的导航方式实现机器人的导航，能够根据实际应用环境充分利用不同导航方式的优点，有选择的切换最合适或最优的导航方式对机器人实施导航和定位，例如，对于路径长的分段路径采用惯性导航方式来降低导航维护时间和维护人力的消耗，而对于路径短且要求精度高的分段路径采用二维码导航方式来提高导航精度，实现了一种既节省成本又能实现精确导航的机器人导航方式。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本申请提出的机器人导航方法和方法流程图；

图2为本申请提出的机器人的功能框架图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本申请提出的机器人导航方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S11：基于路径地图根据设定初始点和设定终点生成最佳路径。

路径地图为根据实际应用场景预先定义并存储在机器人系统中的，在路径地图中，针对其包含的每条分段路径，都为其配置对应的路径导航参数，该路径导航参数表征针对该分段路径采取的导航方式，例如视觉导航、磁导航、二维码导航、激光导航、惯性导航等等，根据每条分段路径实际应用环境的特点和实际应用需求配置最适宜的路径导航参数，例如对于路径长度较长的分段路径配置惯性导航方式以实现维护人力和维护时间的耗费最少，对于路径长度较长的分段路径配置二维码导航方式以实现更精确的导航效果，对于环境较复杂的分段路径配置视觉导航方式以实现更准确的导航效果等等。

以路径长度为导航方式配置条件为例，针对每条分段路径，首先判断分段路径长度是否大于设定距离；若是，则配置路径导航参数为惯性导航方式；若否，配置路径导航参数为二维码导航方式。

以路径周围环境为导航方式配置条件为例，针对每条分段路径，首先确定分段路径所处环境是否清晰，若清晰，则配置路径导航参数为视觉导航方式，若不清晰，则配置路径导航参数为激光导航方式，等等。

步骤S12：读取路径地图的路径导航参数，基于路径导航参数判断最佳路径对应配置的导航方式。

在确定的最佳路径后，读取对路径地图配置的路径导航参数，判断最佳路径配置的路径导航参数是什么，从而确定最佳路径对应配置的导航方式是什么。

步骤S13：根据确定的导航方式采集导航数据。

对于一条最佳路径，其可能包含多条分段路径，则需要判断每条分段路径对应配置的导航方式；在机器人行进过程中，针对每条分段路径，控制切换到分段路径对应配置的导航方式采集导航数据。

以最佳路径包括分段路径1、分段路径2和分段路径3为例，其中，分段路径1对应配置的路径导航参数均为惯性导航方式，分段路径2对应配置的路径导航参数为激光导航方式，分段路径3对应配置的路径导航参数为二维码导航方式，则在机器人行进至分段路径1时，切换机器人上的磁感应传感器来采集分段路径1上设置的磁条、磁钉或电缆上电后产生的磁场作为导航数据实现自身的导航定位，当行进至分段路径2时，切换机器人上的激光导航模块来采集分段路径2上的光斑信息作为导航数据实现自身的导航定位，当行进至分段路径3时，切换机器人底部的扫描设备扫描分段路径3上铺设的二维码，将二维码信息作为导航数据实现自身的导航定位。

步骤S14：基于导航数据控制机器人的运动。

在不同的分段路径，采用分段路径对应的导航方式来采集导航数据，基于导航数据对机器人的运动位置、方向进行定位、校准等的具体实施方式本申请不予具体限定，可采用现有任一种应用这些数据实现导航的方式实现。

上述，在规划的路径地图中的每条分段路径都配置有路径导航参数，该路径导航参数分配了机器人在每条分段路径上运动时采取的导航方式，例如是惯性导航方式还是二维码导航方式，在根据设定初始点和设定终点生成了最佳路径后，读取为该最佳路径配置的路径导航参数，根据路径导航参数表征的导航方式来采集导航数据，进而根据导航数据实现对机器人的导航和定位；这其中，最佳路径中包含的多条分段路径，根据实际应用环境可能配置有不同的导航方式，例如对路径长度较长的分段路径配置惯性导航方式，而对路径长度较短的分段路径配置二维码导航方式，则在机器人从设定初始点向设定终点沿最佳路径运动过程中，根据不同的分段路径切换不同的导航方式实现机器人的导航，能够根据实际应用环境充分利用不同导航方式的优点，有选择的切换最合适或最优的导航方式对机器人实施导航和定位，例如，对于路径长的分段路径采用惯性导航方式来降低导航维护时间和维护人力的消耗，而对于路径短且要求精度高的分段路径采用二维码导航方式来提高导航精度，实现了一种既节省成本又能实现精确导航的机器人导航方式。

基于上述提出的机器人导航方法，本申请还提出一种机器人，如图2所示，该机器人包括路径地图存储模块21、最佳路径确定模块22、导航方式确定模块23、导航数据采集模块24和导航模块25。

路径地图存储模块21用于存储路径地图；最佳路径确定模块22用于基于路径地图根据设定初始点和设定终点生成最佳路径；导航方式确定模块23用于从存储模块读取路径地图的路径导航参数，基于路径导航参数判断最佳路径对应配置的导航方式；导航数据采集模块24用于根据确定的导航方式采集导航数据；导航模块25用于基于导航数据控制机器人的运动。

本申请实施例中，最佳路径包括若干分段路径，导航数据采集模块24包括切换控制单元241和多个导航数据采集单元242；多个导航数据采集单元242例如磁感应传感器、二维码扫描设备、激光导航设备、摄像设备等等，分别针对多个不同的导航方式采集导航数据；切换控制单元241用于判断每条分段路径对应配置的导航方式，针对每条分段路径，控制切换分段路径对应配置的导航方式对应的导航数据采集单元来采集导航数据。

本申请实施例提出的机器人还包括路径地图建立模块26和参数配置模块27；路径地图建立模块26用于建立路径地图；参数配置模块27用于为路径地图中的每条分段路径配置路径导航参数。

具体的，参数配置模块27包括分段路径长度判断单元271和参数配置单元272；分段路径长度判断单元271用于针对每条分段路径，判断分段路径长度是否大于设定距离；若是，则参数配置单元272配置路径导航参数为惯性导航方式，若否，则参数配置单元272配置路径导航参数为二维码导航方式。

具体的机器人的导航方式已经在上述提出的机器人导航方法中详述，此处不予赘述。所述机器人根据预设的路径地图，在确定了设定初始点和设定终点后，得到最佳路径，判断最佳路径中每条分段路径对应的导航方式，在行进至每条分段路径时切换到当前分段路径对应配置的导航方式来采集导航数据实现导航，能够根据实际应用需求结合各种导航方式的优缺点采用最适宜的导航方式实现导航，实现一种既节省成本又能实现精确导航的机器人导航方式。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.机器人导航方法，其特征在于，包括：

基于路径地图根据设定初始点和设定终点生成最佳路径；

读取所述路径地图的路径导航参数，基于所述路径导航参数判断所述最佳路径对应配置的导航方式；

根据确定的导航方式采集导航数据；

基于所述导航数据控制机器人的运动。

2.根据权利要求1所述的机器人导航方法，其特征在于，所述最佳路径包括若干分段路径，则根据确定的导航方式采集导航数据，具体为：

判断每条分段路径对应配置的导航方式；

针对每条分段路径，控制切换分段路径对应配置的导航方式采集导航数据。

3.根据权利要求1所述的机器人导航方法，其特征在于，基于路径地图根据设定初始点和设定终点生成路径之前，所述方法还包括：

建立所述路径地图；

为所述路径地图中的每条分段路径配置路径导航参数。

4.根据权利要求3所述的机器人导航方法，其特征在于，所述为所述路径地图中的每条分段路径配置路径导航参数，具体为：

针对每条分段路径，判断分段路径长度是否大于设定距离；若是，

配置路径导航参数为惯性导航方式；若否，配置路径导航参数为二维码导航方式。

5.机器人，其特征在于，包括路径地图存储模块、最佳路径确定模块、导航方式确定模块、导航数据采集模块和导航模块；

所述路径地图存储模块，用于存储路径地图；

所述最佳路径确定模块，用于基于所述路径地图根据设定初始点和设定终点生成最佳路径；

所述导航方式确定模块，用于从所述存储模块读取所述路径地图的路径导航参数，基于所述路径导航参数判断所述最佳路径对应配置的导航方式；

所述导航数据采集模块，用于根据确定的导航方式采集导航数据；

所述导航模块，用于基于所述导航数据控制所述机器人的运动。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述最佳路径包括若干分段路径，所述导航数据采集模块包括切换控制单元和多个导航数据采集单元；

所述多个导航数据采集单元，分别针对多个不同的导航方式采集导航数据；

所述切换控制单元，用于判断每条分段路径对应配置的导航方式，针对每条分段路径，控制切换分段路径对应配置的导航方式对应的导航数据采集单元来采集导航数据。

7.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括路径地图建立模块和参数配置模块；

所述路径地图建立模块，用于建立所述路径地图；

所述参数配置模块，用于为所述路径地图中的每条分段路径配置路径导航参数。

8.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于， 所述参数配置模块包括分段路径长度判断单元和参数配置单元；

分段路径长度判断单元，用于针对每条分段路径，判断分段路径长度是否大于设定距离；若是，则所述参数配置单元配置路径导航参数为惯性导航方式，若否，则所述参数配置单元配置路径导航参数为二维码导航方式。