一种机器人导航路径的拐点选择方法、芯片及机器人

摘要

本发明公开一种机器人导航路径的拐点选择方法、芯片及机器人，所述拐点选择方法包括：先从所述导航路径上选择一个目标拐点，再通过分别判断这个目标拐点以及从这个目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向相继设置的一个或两个拐点中是否存在所述最终导航目标点，来选择出满足导向条件的预设拐点；其中，所述导航路径的导航前进方向是用于引导机器人移动至所述最终导航目标点的机器人导航方向；所述最终导航目标点属于所述导航路径的终点。该技术方案通过判断机器人的导航路径上连续设置的三个拐点是否存在所述导航路径的终点，筛选出能够引导机器人移动回所述导航路径的具有代表性的拐点。

权利要求

1.一种机器人导航路径的拐点选择方法，其特征在于，包括：在预先设置的导航路径上选择出满足导向条件的预设拐点，使得这些满足导向条件的预设拐点用于引导偏离导航路径的机器人返回所述导航路径的导航前进方向；

其中，机器人预先设置有由拐点连接而成的导航路径；

所述在预先设置的导航路径上选择出满足导向条件的预设拐点的方法具体包括：先从所述导航路径上选择一个目标拐点，再通过分别判断这个目标拐点以及从这个目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向相继设置的一个或两个拐点中是否存在最终导航目标点，来选择出满足导向条件的预设拐点；

其中，所述导航路径的导航前进方向是用于引导机器人移动至所述最终导航目标点的机器人导航方向；所述最终导航目标点属于所述导航路径的终点；

在所述导航路径上选择出目标拐点的具体方法包括：建立以机器人的当前位置为中心，且与机器人的当前位置的最大距离为第一预设距离门限值的栅格坐标所组成的拐点比较区域；其中，机器人的当前位置不在所述导航路径上；

当这个拐点比较区域只有一个所述拐点时，选择这个所述拐点记为所述目标拐点；

当这个拐点比较区域存在两个或两个以上所述拐点时，在与机器人的当前位置的距离小于第一预设距离门限值的拐点中，沿着所述导航路径的导航前进方向去选择距离所述最终导航目标点最近的拐点，记为所述目标拐点；

当这个拐点比较区域没有所述拐点时，沿着所述导航路径的导航前进方向，在所述导航路径上选择与机器人最新标记过的目标拐点相邻的一个拐点记为新的目标拐点。

2.根据权利要求1所述拐点选择方法，其特征在于，当判断到从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向相继设置的两个拐点中不存在所述最终导航目标点时，确定所述满足导向条件的预设拐点包括：所述目标拐点、以及在所述导航路径上从这个目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向相继设置的两个拐点；

当判断到从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向连续设置的第一个拐点或第二个拐点是所述最终导航目标点时，确定所述满足导向条件的预设拐点包括：在所述导航路径上，从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向排列至所述最终导航目标点的所有拐点，其中，所述目标拐点和所述最终导航目标点也包括在内；第一个拐点是在所述导航路径的导航前进方向上与所述目标拐点相邻设置的，第二个拐点是在所述导航路径的导航前进方向上与第一个拐点相邻设置的；

当判断到所述导航路径上选择的目标拐点是所述最终导航目标点时，确定所述满足导向条件的预设拐点只有所述最终导航目标点。

3.根据权利要求1或2所述拐点选择方法，其特征在于，所述导航路径是由一组有序分布的拐点连接而成，在所述导航路径上，沿着所述导航路径的导航前进方向设置的拐点的规划序号依次递增；

其中，所述满足导向条件的预设拐点的规划序号是依次递增的，比所述目标拐点的规划序号小的拐点记为机器人已遍历过的拐点；

其中，所述最终导航目标点的规划序号是最大的，使得所述导航路径的导航前进方向上距离所述最终导航目标点越近的拐点对应的规划序号越大。

4.根据权利要求3所述拐点选择方法，其特征在于，机器人从偏离所述导航路径的当前位置开始导航，首先移动至满足导向条件的预设拐点所包括的目标拐点；

然后，控制机器人按照所述规划序号的大小关系，由小至大地遍历所述规划序号比这个目标拐点大的拐点；

其中，机器人的当前位置与所述目标拐点的距离小于第二预设距离门限值时，确定机器人移动至所述目标拐点；第二预设距离门限值小于所述第一预设距离门限值。

5.根据权利要求4所述拐点选择方法，其特征在于，所述目标拐点设置在机器人的机体前方。

6.根据权利要求3所述拐点选择方法，其特征在于，所述最终导航目标点是所述导航路径的最后一个拐点。

7.一种芯片，其上存储有程序代码，其特征在于，该程序代码被芯片执行时实现如权利要求1至6任一项所述拐点选择方法。

8.一种机器人，其特征在于，该机器人设置有权利要求7所述的芯片，机器人被配置为执行权利要求1至6任一项所述拐点选择方法。

说明书

一种机器人导航路径的拐点选择方法、芯片及机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人导航的技术领域，尤其涉及一种机器人导航路径的拐点选择方法、芯片及机器人。

背景技术

[0002] 控制机器人导航，是控制机器人从地图的一个坐标点走到另一个坐标点，一般是先从地图上搜索一条路径，然后根据这条路径行走，直到到达目标点。然而现有的视觉扫地
机器人中，由于地图精度不够高，地图障碍物标记不够准确，以及导航机器人跟踪路径不够
准确等因素影响，所以容易导致机器人在导航过程中偏离原定的导航目标方向，以至于后
续机器人偏离导航路径越来越远，影响机器人的导航效率。

发明内容

[0003] 为了解决上述技术问题，本发明公开一种机器人导航路径的拐点选择方法、芯片及机器人，通过选择具备导航指向作用的预设拐点，引导偏离导航路径的机器人回所述导
航路径的导航前进方向。具体的技术方案如下：

[0004] 一种机器人导航路径的拐点选择方法，包括：在预先设置的导航路径上选择出满足导向条件的预设拐点，使得这些满足导向条件的预设拐点用于引导偏离导航路径的机器
人返回所述导航路径的导航前进方向；其中，机器人预先设置有由拐点连接而成的导航路
径。避免机器人偏离最终导航目标点过远，实现机器人高效的自主导航功能，提高机器人的
智能化水平。

[0005] 进一步地，所述在预先设置的导航路径上选择出满足导向条件的预设拐点的方法具体包括：先从所述导航路径上选择一个目标拐点，再通过分别判断这个目标拐点以及从
这个目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向相继设置的一个或两个拐点中是否
存在所述最终导航目标点，来选择出满足导向条件的预设拐点；其中，所述导航路径的导航
前进方向是用于引导机器人移动至所述最终导航目标点的机器人导航方向；所述最终导航
目标点属于所述导航路径的终点。该技术方案通过判断机器人的导航路径上连续设置的三
个拐点是否存在所述导航路径的终点，筛选出能够引导机器人移动至所述导航路径的具有
代表性的拐点。

[0006] 进一步地，在所述导航路径上选择出目标拐点的具体方法包括：建立以机器人的当前位置为中心，且与机器人的当前位置的最大距离为第一预设距离门限值的栅格坐标所
组成的拐点比较区域，其中，机器人的当前位置不在所述导航路径上；当这个拐点比较区域
只有一个所述拐点时，选择这个所述拐点记为所述目标拐点；当这个拐点比较区域存在两
个或两个以上所述拐点时，在与机器人的当前位置的距离小于第一预设距离门限值的拐点
中，沿着所述导航路径的导航前进方向去选择距离所述最终导航目标点最近的拐点，记为
所述目标拐点；当这个拐点比较区域没有所述拐点时，沿着所述导航路径的导航前进方向，
在所述导航路径上选择与机器人最新标记过的目标拐点相邻的一个拐点记为新的目标拐
点。该技术方案选择出的所述目标拐点在局部导航区域内具备引导机器人从所述导航路径
外的当前位置往所述导航路径的终点方向移动的作用。

[0007] 进一步地，当判断到从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向相继设置的两个拐点中不存在所述最终导航目标点时，确定所述满足导向条件的预设拐点包
括：所述目标拐点、以及在所述导航路径上从这个目标拐点开始沿着所述导航路径的导航
前进方向相继设置的两个拐点；当判断到从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前
进方向连续设置的第一个拐点或第二个拐点是所述最终导航目标点时，确定所述满足导向
条件的预设拐点包括：在所述导航路径上，从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航
前进方向排列至所述最终导航目标点的所有拐点，其中，所述目标拐点和所述最终导航目
标点也包括在内；第一个拐点是在所述导航路径的导航前进方向上与所述目标拐点相邻设
置的，第二个拐点是在所述导航路径的导航前进方向上与第一个拐点相邻设置的；当判断
到所述导航路径上选择的目标拐点是所述最终导航目标点时，确定所述满足导向条件的预
设拐点只有所述最终导航目标点。该技术方案公开的满足导向条件的预设拐点能够代表所
述导航路径的导航方向特征，充分考虑到导航路径的终点的影响因素，从而简化控制机器
人返回所述导航路径的计算量。

[0008] 进一步地，所述导航路径是由一组有序分布的拐点连接而成，从所述导航路径的起始点至其终点对应的所述导航路径的导航前进方向上，设置的拐点的规划序号依次递
增；其中，所述满足导向条件的预设拐点的规划序号是依次递增的，比所述目标拐点的规划
序号小的拐点记为机器人已遍历过的拐点；其中，所述最终导航目标点的规划序号是最大
的，使得所述导航路径的导航前进方向上距离所述最终导航目标点越近的拐点对应的规划
序号越大。该技术方案通过编号的方式整理区分所述导航路径上的所有拐点，方便系统软
件识别处理拐点，加快选择出所述满足导向条件的预设拐点。

[0009] 进一步地，机器人从偏离所述导航路径的当前位置开始导航，首先移动至满足导向条件的预设拐点所包括的目标拐点；然后，控制机器人按照所述规划序号的大小关系，由
小至大地遍历所述规划序号比这个目标拐点大的拐点；其中，机器人的当前位置与所述目
标拐点的距离小于第二预设距离门限值时，确定机器人移动至所述目标拐点；第二预设距
离门限值小于所述第一预设距离门限值。基于前述技术方案选择的满足导向条件的预设拐
点，本技术方案通过控制机器人移动至所述目标拐点，来校正机器人前进方向到所述导航
路径的导航前进方向上，提高机器人导航遍历所述拐点的效率。

[0010] 进一步地，所述目标拐点设置在机器人的机体前方。有效控制机器人返回所述导航路径上。

[0011] 进一步地，所述最终导航目标点是所述导航路径的最后一个拐点。从而确定机器人停止导航的位置。

[0012] 一种芯片，其上存储有程序代码，该程序代码被芯片执行时实现所述拐点选择方法。

[0013] 一种机器人，该机器人设置有所述的芯片，机器人被配置为执行所述拐点选择方法。

附图说明

[0014] 图1是本发明一实施例公开的一种机器人导航路径的拐点选择方法的流程图。

[0015] 图2是本发明又一实施例公开的在所述导航路径上选择出目标拐点的具体步骤流程图。

[0016] 图3是本发明又一实施例的确定所述满足导向条件的预设拐点的判断步骤流程图。

具体实施方式

[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其
主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这
些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组
件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

[0018] 本发明的一实施例公开一种机器人导航路径的拐点选择方法，如图1所示，包括：

[0019] 步骤S101、机器人预先设置有由拐点连接而成的导航路径，这些拐点用于引导机器人移动至最终导航目标点，在预先设置的导航路径上选择出目标拐点。然后进入步骤
S102；其中，这个目标拐点属于导航路径上的一个拐点，每执行一次步骤S101则从所述导航
路径上选择获取一个目标拐点。当机器人的当前位置被刷新改变时，这个目标拐点也改变，
最终机器人的当前位置从所述导航路径之外回归到所述导航路径上。

[0020] 需要说明的是，导航路径在机器人行走之前已经计算出来，在栅格地图里是多条线段连接而成的，这些线段相交于拐点，使得栅格地图的导航路径可以用拐点来描述，因
此，机器人沿着导航路径前进的过程中，机器人朝着一个导航方向，从当前一个拐点开始遍
历同一导航路径中的下一个拐点，一直前进至最终导航目标点，但是，机器人因碰撞到障碍
物而停止继续沿着所述导航路径行走，转而朝着偏离原先设定的导航路径的方向前进，以
绕开障碍物，比如机器人启动沿边行走模式，使得机器人在碰撞到障碍物后按照偏离所述
导航路径的沿边方向行走以实现越障。在这种情况下需要引导偏离导航路径的机器人返回
所述导航路径的导航前进方向，在本实施例中通过调整机器人的前进方向使之移动至设置
所述目标拐点或其他等效的拐点，实现退出沿边绕障路径，切换回导航路径。

[0021] 步骤S102、通过分别判断这个目标拐点及其沿着所述导航路径的导航前进方向相继设置的一个或两个拐点中是否存在所述最终导航目标点，来选择出满足导向条件的预设
拐点，使得这些满足导向条件的预设拐点用于引导偏离导航路径的机器人返回所述导航路
径的导航前进方向；其中，所述导航路径的导航前进方向是用于引导机器人移动至所述最
终导航目标点的机器人导航方向；属于所述导航路径的一个拐点；满足导向条件的预设拐
点是一个满足导航约束条件的拐点集合。本实施例通过判断机器人的导航路径上连续设置
的三个拐点是否存在所述导航路径的终点，筛选出能够引导机器人移动回所述导航路径
（或者所述最终导航目标点）的具有代表性的拐点。避免机器人偏离所述导航路径过远，实
现机器人高效的自主导航功能，提高机器人的智能化水平。

[0022] 优选地，对所述导航路径上的所有拐点进行编号，所述导航路径的起始点的规划序号为0，后面的拐点的规划序号依次累加，所述导航路径的终点的规划序号保持最大。具
体地，所述导航路径是由一组有序分布的拐点连接而成，从所述导航路径的起始点至其终
点对应的所述导航路径的导航前进方向上，设置的拐点的规划序号依次递增；其中，所述满
足导向条件的预设拐点的规划序号是依次递增的，比所述目标拐点的规划序号小的拐点记
为机器人已遍历过的拐点；由于所述最终导航目标点的规划序号是最大的，使得所述导航
路径的导航前进方向上距离所述最终导航目标点越近的拐点对应的规划序号越大。本实施
例通过编号的方式整理区分所述导航路径上的所有拐点，方便系统软件识别处理拐点，加
快选择出所述满足导向条件的预设拐点。

[0023] 作为一种实施例，如图2所示，在预先设置的导航路径上选择出所述目标拐点的具体方法包括：

[0024] 步骤S1011、建立以机器人的当前位置为中心，且与机器人的当前位置的最大距离为第一预设距离门限值的栅格坐标所组成的拐点比较区域。然后进入步骤S1012。

[0025] 步骤S1012、判断这个拐点比较区域是否存在所述拐点，是则进入步骤S1014继续判断，否则进入步骤S1013。

[0026] 步骤S1013、沿着所述导航路径的导航前进方向，在所述导航路径上选择机器人最新标记过的目标拐点的相邻拐点记为新的目标拐点，机器人最新标记过的目标拐点是机器
人在上一次与障碍物发生碰撞而偏离所述导航路径后所处位置处选择标记的目标拐点，使
得这个目标拐点的标记位置对于控制机器人导航向终点起到基础性作用，有利于引导机器
人移动向正确的沿边方向，避免后续选择的沿边预测路径偏离所述导航路径太远。因此本
实施例在预先设置的导航路径上选择出的所述目标拐点在局部导航区域内具备引导机器
人返回所述导航路径移动的作用。

[0027] 步骤S1014、判断这个拐点比较区域是否只有一个所述拐点，是则进入步骤S1015，否则进入步骤S1016。

[0028] 步骤S1015、选择步骤S1014所述拐点记为所述目标拐点，有利于拉近目标拐点与机器人当前位置的距离，避免后续选择的沿边预测路径偏离所述导航路径太远。需要说明
的是，比这个目标拐点的规划序号小的所有拐点设置为机器人已遍历过的拐点。

[0029] 步骤S1016、确定这个拐点比较区域存在两个或两个以上所述拐点，则在与机器人的当前位置的距离小于第一预设距离门限值的拐点中，等效于在所述导航路径被这个拐点
比较区域所覆盖的部分路径的拐点中，沿着所述导航路径的导航前进方向选择距离所述最
终导航目标点最近的拐点，记为所述目标拐点，即在与机器人的当前位置的距离小于第一
预设距离门限值的所有拐点中选择规划序号最大的拐点为机器人前面的目标拐点，当机器
人从当前位置朝着这个目标拐点前进时会加快移动回到所述导航路径的速度，需要说明的
是，比这个目标拐点的规划序号小的所有拐点设置为机器人已遍历过的拐点；机器人的当
前位置不位于所述导航路径上。

[0030] 作为另一种实施例，如图3所示，确定所述满足导向条件的预设拐点的具体方法包括：

[0031] 步骤S1021、确定上述实施例的步骤S1013或步骤S1015或步骤S1016已经完成所述目标拐点的标记。然后进入步骤S1022。

[0032] 步骤S1022、判断到所述导航路径上选择的目标拐点是否设置为所述最终导航目标点，是则进入步骤S1023以确定所述满足导向条件的预设拐点只有所述最终导航目标点；
否则进入步骤S1024继续判断选择。

[0033] 步骤S1024、判断从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向连续设置的第一个拐点或第二个拐点是否设置为最终导航目标点，是则进入步骤S1025，否则进入
步骤S1026。

[0034] 步骤S1025、确定所述满足导向条件的预设拐点包括：在所述导航路径上，从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向排列至所述最终导航目标点的所有拐点，
其中，所述目标拐点和所述最终导航目标点也包括在内；第一个拐点是在所述导航路径的
导航前进方向上与所述目标拐点相邻设置的，第二个拐点是在所述导航路径的导航前进方
向上与第一个拐点相邻设置的。

[0035] 结合步骤S1024和步骤S1025可知，当判断到从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向设置的与所述目标拐点相邻的拐点是所述最终导航目标点时，即判断到
从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向连续设置的第一个拐点是所述最
终导航目标点时，确定所述满足导向条件的预设拐点包括：在所述导航路径上，从所述目标
拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向排列至所述最终导航目标点的所有拐点，此时
从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向排列至所述最终导航目标点的所
有拐点只有所述目标拐点和所述最终导航目标点，此时，从所述目标拐点开始沿着所述导
航路径的导航前进方向只有设置的第一个拐点，没有设置的第二个拐点，因为第一个拐点
已经被判断为终点。值得注意的是，从这个目标拐点沿着所述导航路径的导航前进方向设
置的相邻的拐点是所述最终导航目标点时，则已经判断到所述导航路径的终点，没有必要
继续判断下去。

[0036] 当判断到从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向连续设置的第二个拐点是所述最终导航目标点时，确定所述满足导向条件的预设拐点包括：在所述导航
路径上，从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向排列至所述最终导航目标
点的所有拐点，此时从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向排列至所述最
终导航目标点的所有拐点有3个，包括所述目标拐点、所述最终导航目标点以及它们之间在
所述导航路径上设置的一个拐点。需要说明的是，第一个拐点是在所述导航路径的导航前
进方向上与所述目标拐点相邻设置的，第二个拐点是在所述导航路径的导航前进方向上与
第一个拐点也是相邻设置的。

[0037] 步骤S1026、确定所述满足导向条件的预设拐点包括：所述目标拐点、以及在所述导航路径上从这个目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向相继设置的两个拐点。
具体地，当判断到从所述目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向相继设置的两个
拐点中不存在所述最终导航目标点时，确定所述满足导向条件的预设拐点包括：所述导航
路径上选择的一个目标拐点，以及从这个目标拐点开始沿着所述导航路径的导航前进方向
相继设置的两个拐点，在所述导航路径上这个目标拐点后面相继设置的两个所述拐点是连
续排列的，它们的规划序号是递增的且比目标拐点的规划序号大，这个目标拐点及其后面
的两个所述拐点都是在机器人的当前位置的前面，具有引导机器人较快地移动向所述最终
导航目标点的作用。

[0038] 综上判断结果，本实施例公开的满足导向条件的预设拐点能够代表所述导航路径的导航方向特征，充分考虑到导航路径的终点的影响因素，从而简化控制机器人返回所述
导航路径的计算量。

[0039] 在本实施例中，根据上述拐点选择方法，在所述导航路径上确定出满足导向条件的预设拐点后，机器人从偏离所述导航路径的当前位置开始导航，首先移动至满足导向条
件的预设拐点所包括的目标拐点，其当前移动方向逐渐调整回所述导航路径的导航前进方
向；然后，控制机器人按照所述规划序号的大小关系，由小至大地遍历其余所述拐点，即从
机器人所到达的目标拐点开始，机器人按照规划序号由小到大的顺序遍历所述导航路径上
比这个目标拐点的规划序号大的拐点。需要注意的是，当机器人的当前位置与所述目标拐
点的距离小于第二预设距离门限值时，确定机器人移动至所述目标拐点；第二预设距离门
限值小于所述第一预设距离门限值。本实施例通过控制机器人移动至所述目标拐点，来校
正机器人前进方向到所述导航路径的导航前进方向上，提高机器人导航遍历所述拐点的效
率。

[0040] 优选地，机器人的当前位置与其中一个所述拐点的距离小于第二预设距离门限值时，确定机器人的当前位置与这个所述拐点重合，特别是机器人的当前位置与所述目标拐
点的距离小于第二预设距离门限值时，表示机器人已经移动到这个目标拐点。其中，第二预
设距离门限值小于第一预设距离门限值。

[0041] 一种芯片，其上存储有程序代码，该程序代码被芯片执行时实现如所述拐点选择方法。在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于
实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指
令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行
系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备
而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输
程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电 连
接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器 (ROM)，
可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器
(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介
质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他
合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

[0042] 一种机器人，该机器人设置有所述的芯片，机器人被配置为执行所述拐点选择方法。

[0043] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据
本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。