一种基于B样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114200931A(43)申请公布日2022.03.18(21)申请号202111454889.7(22)申请日2021.12.01(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人伊国栋曹宁张树有(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人林超(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于B样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法(57)摘要本发明公开了一种基于B样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法。包括：获取路径规划方法输出的路径，将路径中的一个路径点作为待处理路径点，在当前待处理路径点上设置控制点序列；设置节点向量，从而生成当前待处理路径点的B样条曲线；对当前待处理路径点的B样条曲线分别进行线段碰撞检测和曲线碰撞检测，并调整控制点序列，直至完成当前待处理路径点的路径平滑；遍历剩余路径点，对剩余路径点的路径线段进行平滑处理，最终实现当前路径的平滑优化。本发明以B样条曲线优化的方式提高了平滑过程的效率和平滑后路径的性能指标，并通过保留原始路径的方法实现了平滑后路径在全局范围内的优良性质。CN114200931ACN114200931A权利要求书1/2页1.一种基于B样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取路径规划方法输出的路径，路径包括起点、目标点以及起点和目标点之间的各个路径点；S2：选取一个路径点作为待处理路径点，在当前待处理路径点的两条路径线段以及当前待处理路径点上设置9个控制点，9个控制点关于两条路径线段构成的角平分线对称布置；S3：设置节点向量，由9个控制点及节点向量生成当前待处理路径点的B样条曲线；S4：对当前待处理路径点的B样条曲线进行线段碰撞检测，若未能通过线段碰撞检测，则将第四控制点和第六控制点沿着对应的路径线段向第五控制点移动，重复进行线段碰撞检测，直到通过线段碰撞检测并固定第四控制点和第六控制点；S5：将第五控制点沿着两条路径线段构成的角平分线向第四控制点和第六控制点之间的中点移动，不断对移动控制点后生成的B样条曲线进行曲线碰撞检测，直到发生碰撞或者第五控制点与第四控制点和第六控制点之间的中点重合，则固定第五控制点，将最终生成的B样条曲线替换当前待处理路径点在S2中第一和第九控制点之间的路径线段，完成当前待处理路径点的路径平滑；S6：遍历剩余路径点，重复S2‑S5对剩余路径点的路径线段进行平滑处理，最终实现当前路径的平滑优化。2.根据权利要求1所述的一种基于B样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法，其特征在于，所述S2中，第五控制点设置在当前待处理路径点处，第一‑第四控制点依次设置在一条路径线段上，第六‑第九控制点依次设置在另一条路径线段上，第一‑第四控制点和第六‑第九控制点分别依次关于两条路径线段构成的角平分线对称布置，第一和第九控制点分别设置在两条路径线段的中点，第二控制点与第一控制点之间的距离不超过第一控制点与第五控制点之间的距离的1/4，第八控制点与第九控制点之间的距离不超过第九控制点与第五控制点之间的距离的1/4，第四控制点与第五控制点之间的距离不超过第二控制点与第五控制点之间的距离的1/2，第六控制点与第五控制点之间的距离不超过第八控制点与第五控制点之间的距离的1/2。3.根据权利要求1所述的一种基于B样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法，其特征在于，所述S4具体为：将当前待处理路径点的第四控制点和第六控制点相连后形成的线段作为线段碰撞检测区域，判断线段碰撞检测区域上是否存在障碍物区域，如果线段碰撞检测区域上存在障碍物区域，则不通过线段碰撞检测；同时将第四控制点和第六控制点沿着对应的路径线段向第五控制点移动，第四控制点和第六控制点始终关于两条路径线段构成的角平分线对称布置，重复检测第四控制点和第六控制点之间形成的线段碰撞检测区域，直至线段碰撞检测区域上不存在障碍物区域，则通过线段碰撞检测并固定第四控制点和第六控制点。4.根据权利要求1所述的一种基于B样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法，其特征在于，所述S5中，如果移动控制点后生成的B样条曲线上存在障碍物区域，则发生碰撞，否则，不发生碰撞。5.根据权利要求1所述的一种基于B样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法，其特征在于，所述S5中，第五控制点向第四控制点和第六控制点之间的中点移动的距离采用二分2CN114200931A权利要求书2/2页法进行计算。6.根据权利要求1所述的一种基于B样条曲线优化的移动机器人路径平滑方法，其特征在于，将所述S3中节点向量的第一个节点和最后一个节点的重复度均设置为p+1，p为B样条曲线的阶