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申请/专利权人：山西方向标信息科技有限公司

摘要：本发明涉及机器人路径规划技术领域，具体是一种多感知融合医护机器人实时路径规划方法。本发明首先对运送药物的医护机器人所处的走廊进行三维建模，以此获得走廊的实时三维空间模型，以及医护机器人的实时位置；同时结合实时深度图像计算实时动态距离和安全距离，从而可以准确的区分静态物和动态物，进而为医护机器人提供准确的主动避障的避障路径，促使医护机器人在存在障碍物的情况下也能够安全顺利地到达目的地。

主权项：1.一种多感知融合医护机器人实时路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用医护机器人上的激光雷达对医护机器人当前所在的走廊进行实时扫描，并构建该走廊的实时三维空间模型，同时标记医护机器人在该实时三维空间模型中的实时位置；S2、结合实时三维空间模型，同时使用医护机器人上的深度相机对医护机器人当前所在的走廊进行实时拍摄，通过实时拍摄得到的实时深度图像判断该走廊中各个物体的运动状态，并获取各个物体与医护机器人之间的实时动态距离；S3、基于实时动态距离，当物体为静态物时，在静态物处规划一条与静态物彼此避让以供医护机器人绕过该静态物并继续前行的静态避障路径；当物体为动态物时，在动态物处规划一条与动态物彼此避让以供医护机器人继续移动的动态避障路径；医护机器人沿着对应的避障路径通过静态物或者动态物后继续移动；S4、按照步骤S1到步骤S3的内容依次遍历医护机器人所要经过所有走廊，直至医护机器人到达目的地；步骤S1的具体步骤如下：S11、在医护机器人沿着当前移动路径移动的过程中，使用激光雷达连续发射激光束并接收从走廊环境中反射回来的信号，并将这些信号转化为三维空间中的点云数据；S12、从点云数据中提取出走廊环境中的几何特征，几何特征包括走廊墙面、走廊地面，以及走廊中的物体；S13、以走廊地面为XOY平面，以走廊高度为Z轴，建立三维空间直角坐标系，接着利用提取的几何特征和点云数据，通过三维模型建模算法在三维空间直角坐标系中构建出走廊的实时三维空间模型；S14、将医护机器人的实时位置标记在实时三维空间模型中；在获得走廊的实时三维空间模型后，将走廊地面均匀地划分成多个矩形网格；在对走廊地面进行网格划分之后且在进行避障之前，位于走廊地面最中间的一列沿着走廊长度方向排列的矩形网格组合构成了医护机器人的初始移动路径；并且静态物所占用的矩形网格和动态物当前时刻所占用的矩形网格部分均为黑色，其余矩形网格均为空白；步骤S3的具体步骤如下：S31、在获得走廊的实时三维空间模型后，通过深度相机对走廊进行实时拍摄，以获得走廊的实时深度图像；S32、通过比较连续帧的实时深度图像，利用静态物判断准则判断出当前走廊中的所有静态物；静态物判断准则具体如下：物体在医护机器人的前方，且在医护机器人与该物体相遇之前，该物体在实时三维空间模型中的坐标位置始终未改变，该物体即为静态物；S33、在判断出当前走廊中的所有静态物后，将各个静态物所占用的矩形网格标记成黑色并将黑色区域定义为不可通行的静态禁行区域；若该静态禁行区域与医护机器人的初始移动路径彼此干涉，则将该静态禁行区域边缘处的空白矩形网格连接组合成一条静态避障移动路径，且该静态避障移动路径的首尾两端分别与该静态禁行区域两侧的初始移动路径连通；沿着医护机器人的前进方向，将各个静态避障移动路径与初始移动路径依次彼此相连，以构成医护机器人用于避开所有静态物的静态避障路径；S34、在判断出静态物并规划出静态避障路径后，医护机器人沿着静态避障路径前进；接着利用动态物判断准则判断出当前走廊中的所有动态物；动态物判断准则具体如下：物体在医护机器人的前方，且医护机器人与该物体相遇之前，该物体在实时三维空间模型中的坐标位置连续改变或者间断改变，该物体即为动态物；S35、在判断出当前走廊中的所有动态物后，获取各个动态物在实时三维空间模型中的实时位置；然后计算各个动态物的实时位置与沿着静态避障路径移动的医护机器人的实时位置之间的实时动态距离，并根据实时动态距离构建医护机器人在前进中为了避开所有动态物而产生的动态避障路径，并使医护机器人沿着动态避障路径继续前进；动态避障路径的产生过程如下：S351、在当前走廊中的所有静态禁行区域全部确定之后，走廊地面就变成了黑白相间的区域，且白色区域为可行区域；医护机器人在可行区域中前进的同时，会获取对应的实时动态距离；S352、在获取到对应的实时动态距离后，判断当前时刻的各个实时动态距离是否小于安全距离；若不小于，则医护机器人沿着静态避障路径继续移动；反之，则需要进行步骤S353的避障动作；S353、将当前时刻实时动态距离小于或等于安全距离的各个动态物标均标记为障碍物，并按照横移规则使医护机器人向着可以增大与各个障碍物之间的实时动态距离的可行区域的边缘横向移动；当横向移动中的医护机器人与所有动态物之间的实时动态距离均大于安全距离时，医护机器人停止横向移动并沿着走廊长度方向继续前行；若在该继续前行的过程中与静态避障路径相遇，则医护机器人沿着静态避障路径继续前进；当横向移动中的医护机器人缩小了与一个或者多个障碍物之间的实时动态距离时，此时医护机器人沿着走廊长度方向后退设定距离后保持原地静止，待所有的动态物与医护机器人之间的实时动态距离均大于安全距离后，医护机器人沿着走廊长度方向继续前行；若在改继续前行的过程中与静态避障路径相遇，则医护机器人沿着静态避障路径继续前进；S354、医护机器人按照步骤S351到步骤S353的内容继续前进，直到医护机器人到达目的地；在到达目的地的过程中，医护机器人为了避开动态物而产生的横向移动路径、沿走廊长度方向的前进路径，以及静态避障路径之间组合形成的移动路径即为动态避障路径；安全距离的定义过程具体表示如下：首先获取医护机器人在走廊地面上的铅垂投影，并获得包围该铅垂投影且直径最小的圆，并将该圆记为基础圆；然后获取动态物在走廊地面上的铅垂投影，并获得包围该铅垂投影且直径最小的圆，并将该圆记为该动态物的动态圆；以此获得各个动态物对应的动态圆；最后当动态物和医护机器人彼此靠近时，该动态物的动态圆和医护机器人的基础圆之间最短距离为该动态物的动态圆直径，该最短距离即为该动态物和医护机器人之间的安全距离；实时动态距离计算公式如下： ；式中，Dt表示t时刻动态物和医护机器人之间的实时动态距离；x0t表示t时刻医护机器人的基础圆圆心在XOY平面内的铅垂投影点在X轴上的坐标；y0t表示t时刻医护机器人的基础圆圆心在XOY平面内的铅垂投影点在Y轴上的坐标；xmt表示t时刻动态物的动态圆圆心在XOY平面内的铅垂投影点在X轴上的坐标；ymt表示t时刻动态物的动态圆圆心在XOY平面内的铅垂投影点在Y轴上的坐标；r0表示医护机器人基础圆的半径；rm表示动态物动态圆的半径；在确定各个障碍物后，以过医护机器人中心点且沿着走廊长度方向的中心直线将各个障碍物进行分隔；分隔之后，分别确定医护机器人当前时刻中心直线左侧障碍物的数量、角度和实时动态距离，以及医护机器人当前时刻中心直线右侧障碍物的数量、角度和实时动态距离；之后依据横移规则进行对应的横向移动；横移规则具体表示如下： ； ；式中，At表示t时刻医护机器人中心直线右侧的横移系数；Rt表示t时刻医护机器人中心直线右侧的障碍物总数；θR,it表示t时刻医护机器人中心直线右侧的第i个障碍物动态圆圆心与医护机器人基础圆圆心之间的连线和中心直线之间的夹角；DR,it表示t时刻医护机器人中心直线右侧的第i个障碍物与医护机器人之间的实时动态距离；Bt表示t时刻医护机器人中心直线左侧的横移系数；Lt表示t时刻医护机器人中心直线左侧的障碍物总数；θL,jt表示t时刻医护机器人中心直线左侧的第j个障碍物动态圆圆心与医护机器人基础圆圆心之间的连线和中心直线之间的夹角；DL,jt表示t时刻医护机器人中心直线左侧的第j个障碍物与医护机器人之间的实时动态距离；当横移系数Bt大于横移系数At时，医护机器人向右侧横向移动；当横移系数Bt小于横移系数At时，医护机器人向左侧横向移动；当横移系数Bt等于横移系数At且t时刻的医护机器人位于静态避障路径上时，医护机器人随机向左侧或者右侧横向移动；当横移系数Bt等于横移系数At且t时刻的医护机器人位于静态避障路径以外时，医护机器人向靠近静态避障路径侧边横向移动。

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