CN109976337A - 一种自动导引装置的弯道速度规划方法、装置 - Google Patents

Abstract

一种自动导引装置的弯道速度规划方法、装置、计算机可读存储介质、自动导引装置，所述方法包括：实时获取预设时间内的特定路径；计算所述特定路径的曲率，确定并保存最大曲率；获取速度与所述最大曲率的关系；根据所述最大曲率确定速度。所述方法实时计算弯道路径的预设时间内的特定路径的最大曲率，根据最大曲率自动规划合适的运行速度，使得所述自动导引装置能够高效且稳定的运作，不会脱离设定的行走路径。

Description

一种自动导引装置的弯道速度规划方法、装置

技术领域

本发明涉及速度规划领域，尤其涉及一种自动导引装置的弯道速度规划方法、装置、计算机可读存储介质、自动导引装置。

背景技术

自动导引装置一般会预先规划行走路径，并按照规划的行走路径运动，行走路径是路径的一部分，路径包括路径线和路径线两端的路径点。

在自动导引装置的一些工作场景中，比如仓库内，由于场地的限制，路径线会存在不同曲率的路径线，即各类弯道，例如库位线，大路弯道曲线，巷道弯道曲线等。在运行过程中，如果规划的行走路径曲率太大，而自动导引装置的行驶速度又过高，很容易造成自动导引装置脱离设定的行走路径。而反之，如果在行走路径曲率小，设置的速度过小，会造成自动导引装置运作效率低。因此，自动导引装置在不同曲率的行走路径上运动，需要进行合理的速度规划，一方面保证自动导引装置的高效率运作，另一方面避免因为过高的速度设置而引起自动导引装置在运动过程中容易脱离设定的行走路径。

现有技术中，针对自动导引装置的弯道速度规划出现了配置文件的方式，这种方案的问题在于，路径规划过程中可能会出现多个不同曲率的路径线，为了减小误差提高控制精度，那么就需要花费很大的人力物力去进行测试、统计、分析，所需的时间成本、人力成本、财务成本很高；并且，由于需要测试、统计和分析的事项多，持续时间长，和可能在其中会出现多处错误或者误差，那么，整体误差会更大，当自动导引装置按照这样规划出来的速度在行走路径上行走时，很有可能脱离行走路径，这对控制的准确性会有很大影响。而如果不进行大量的测试、统计和分析，直接根据大致经验进行配置，则更加可能降低控制的准确性低，自动导引装置仍然会脱离行走路径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动导引装置的弯道速度规划方法、装置、计算机可读存储介质、自动导引装置，以解决现有技术中存在的弯道速度规划导致控制准确性差或者所需成本高的问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：一种自动导引装置的弯道速度规划方法，包括：

实时获取预设时间内的特定路径；

计算所述特定路径的曲率，确定并保存最大曲率；

获取速度与所述最大曲率的关系；

根据所述最大曲率确定速度。

进一步地，所述预设时间范围为1-3秒。

进一步地，所述确定并保存最大曲率包括：

确定所述特定路径的曲率中的最大值；

判断是否存在保存的所述最大曲率；

若不存在，或者，若存在，且所述最大值大于或等于保存的所述最大曲率，更新且保存所述最大值为最大曲率。

进一步地，若存在，且所述最大值小于保存的所述最大曲率，则保存的所述最大曲率仍为所述最大曲率。

进一步地，所述速度与所述最大曲率的关系为：所述最大曲率越大，速度越小；所述最大曲率越小，速度越大。

进一步地，所述速度与所述最大曲率的关系为：设置若干曲率阈值以及对应的若干速度阈值；

当最大曲率大于或等于高曲率阈值时，对应的速度为低速阈值；

当最大曲率小于或等于低曲率阈值时，对应的速度为高速阈值；

当最大曲率小于高曲率阈值，且大于低曲率阈值时，对应的速度大于低速阈值，且小于高速阈值。

进一步地，相邻两个所述曲率阈值之间的差值不相等，和/或，相邻两个所述速度阈值之间的差值不相等。

进一步地，设置三个曲率阈值以及对应的三个速度阈值，当最大曲率小于高曲率阈值，且大于中曲率阈值时，对应的速度大于低速阈值，且小于中速阈值，且呈线性关系；当最大曲率小于中曲率阈值，且大于低曲率阈值时，对应的速度大于中速阈值，且小于高速阈值，且呈线性关系。

本发明还提供一种自动导引装置的弯道速度规划装置，包括：路径获取模块，所述路径获取模块实时获取所述预设时间内的所述特定路径；

曲率计算模块，所述曲率计算模块计算所述特定路径的曲率，且确定和保存所述最大曲率；

速度与曲率关系模块，所述速度与曲率关系模块中存储有所述速度与所述最大曲率的关系；

速度规划模块，所述速度规划模块确定所述速度。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的自动导引装置的弯道速度规划方法。

本发明还提供一种自动导引装置，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，所述存储装置上存储有计算机程序；

路径模块，所述路径模块规划和存储所述移动装置的路径；

当一个或多个所述计算机程序被一个或多个所述处理器执行，使得一个或多个所述处理器实现如上中任一所述的自动导引装置的弯道速度规划方法。

本发明的有益效果：

本发明所述方法实时计算弯道路径的预设时间内的特定路径的最大曲率，根据最大曲率自动规划合适的运行速度，使得所述自动导引装置能够高效且稳定的运作，不会脱离设定的行走路径。

附图说明

图1为第一实施例所述自动导引装置的弯道速度规划方法的步骤图；

图2为第一实施例所述计算所述特定路径的曲率，确定并保存最大曲率的流程图；

图3为第二实施例所述自动导引装置的弯道速度规划装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

第一实施例

本实施例提供了一种自动导引装置的弯道速度规划方法，参考图1，所述自动导引装置的弯道速度规划方法包括：

实时获取预设时间内的特定路径；

计算所述特定路径的曲率，确定并保存最大曲率；

获取速度与所述最大曲率的关系；

根据所述最大曲率确定速度。

所述自动导引装置在从第一位置到第二位置执行任务的过程中会获取从第一位置到第二位置的行走路径，所述行走路径可能是静态的也可能是动态的，但无论是静态的还是动态的行走路径，所述自动导引装置在沿行走路径行走的过程中都会提前获取后续的行走路径。

所述预设时间为当前时刻往后的时间窗，优选设置为1-3秒，更优选设置为2秒；所述预设时间的设置与所述自动导引装置的运行速度有关，通常而言，预设时间设置为所述自动导引装置能够在所述预设时间内完成弯道入弯到出弯的整个动作所需花费的时间。若所述预设时间设置过短，那么所述最大曲率实时更新会来不及调整速度，导致所述自动导引装置脱离设定的行走路径；若所述预设时间设置过长，则计算量较大，麻烦。所述特定路径即所述行走路径上的预设时间内的一段路径，可以理解的是，也可以是获取特定路径对应的样条曲线。

参考图2，所述计算所述特定路径的曲率采用一般的曲率计算方法即可，优选地，计算的是所述特定路径对应的样条曲线的拟合点的曲率，但可理解的是，不限于样条曲线。

所述确定并保存最大曲率包括：

确定所述特定路径的曲率中的最大值；

判断是否存在保存的所述最大曲率；

若不存在，或者，若存在，且所述最大值大于或等于保存的所述最大曲率，更新且保存所述最大值为最大曲率。

示例性地，所述特定路径计算出来的曲率值有若干个，经过比较确定其中的最大值；在上文中所述的预设时间设置为所述自动导引装置刚好能完成弯道的入弯和出弯动作的情况下，在所述自动导引装置入弯时刻计算的所述最大曲率应为该弯道的最大曲率，一直到所述自动导引装置完成出弯动作均不要更新所述最大曲率。

因为所述自动导引装置的行走路径中可能存在若干弯道，且若干弯道的曲率和弧长并不相同，因此，对于某些弯道而言，预设时间内所述自动导引装置并不能够完成该弯道入弯和出弯动作；当所述自动导引装置已经入弯并实时获取预设时间内的所述特定路径时，此时存在之前时刻计算的所述最大曲率，就需要将当前时刻计算的曲率的最大值与保存的所述最大曲率进行比较，所述最大值大于或等于保存的所述最大曲率，则当前时刻的曲率的最大值为所述最大曲率，并将其保存，若在当前的预设时间内，所述自动导引装置亦不能完成出弯，那么在下一时刻计算和确定所述最大曲率的过程中，当前时刻的所述最大曲率即为保存的所述最大曲率。

可以理解的时，若当前时刻计算的所述特定路径的曲率的最大值与保存的所述最大曲率相等，也可以不更新所述最大曲率。若存在保存的所述最大曲率，且所述最大值小于保存的所述最大曲率，则保存的所述最大曲率仍为所述最大曲率。

在所述自动导引装置逐渐出弯的过程中，因为直线的曲率为0，因此所述最大曲率为保存的所述最大曲率，仍然需要根据所述最大曲率规划速度出弯。。

所述获取速度与所述最大曲率的关系的过程中，所述速度与所述最大曲率的关系可以预先存储，在本方法中获取时调用即可。所述根据所述最大曲率确定速度即根据所述速度与所述最大曲率的关系确定速度。

所述速度与所述最大曲率的关系为：所述最大曲率越大，速度越小；所述最大曲率越小，速度越大；所述最大曲率越大时，说明所述弯道越陡，若速度大，容易脱轨；所述最大曲率越小时，说明所述弯道越平缓，若速度小，效率低。

更优选地，根据所述自动导引装置的最高运行速度设置速度阈值，所述速度阈值对应曲率阈值，所述速度阈值的设置与应用场景和应用需求以及所述自动导引装置本身的性能相关。示例性地，可以设置一个低速阈值0.4m/s和一个高速阈值1m/s，对应低速阈值设置一个高曲率阈值0.0024，对应高速阈值设置一个低曲率阈值0.0006。当最大曲率大于或等于高曲率阈值时，对应的速度为低速阈值；当最大曲率小于或等于低曲率阈值时，对应的速度为高速阈值；当最大曲率小于高曲率阈值，且大于低曲率阈值时，对应的速度大于低速阈值，且小于高速阈值。

另一示例，可以设置三个所述速度阈值和三个所述曲率阈值，即所述速度阈值包括：高速阈值、中速阈值、低速阈值，所述曲率阈值包括：高曲率阈值、中曲率阈值、低曲率阈值；低曲率阈值可以是0.00015，中曲率阈值可以是 0.00068，高曲率阈值可以是0.0024，对应的低速度阈值可以时0.8m/s，中速度阈值可以是1.5m/s，高速度阈值可以是2.1m/s，相邻两个所述曲率阈值之间的差值不相等和相邻两个所述速度阈值之间的差值不相等。

当所述最大曲率大于或等于所述高曲率阈值，即所述最大曲率大于或等于0.0024时，规划当前速度为0.8m/s；当最大曲率小于或等于所述低曲率阈值，即所述最小曲率小于0.00015时，规划当前速度为2.1m/s。

当最大曲率小于高曲率阈值，且大于中曲率阈值时，即所述最大曲率大于0.00068，且小于0.0024时，对应的速度大于低速阈值，且小于中速阈值，即对应的速度大于0.8m/s，且小于1.5m/s；当最大曲率小于中曲率阈值，且大于低曲率阈值时，即所述最大曲率大于0.00068，且小于0.0024时，对应的速度大于中速阈值，且小于高速阈值，即对应的速度大于1.5m/s，且小于2.1m/s。

更为优选地，当最大曲率小于高曲率阈值，且大于中曲率阈值时，对应的速度大于低速阈值，且小于中速阈值，且呈线性关系；即，所述速度＝低速阈值 +(最大曲率-低曲率阈值)/(中曲率阈值-低曲率阈值))*(中速阈值-低速阈值)。相应地，当最大曲率小于中曲率阈值，且大于低曲率阈值时，对应的速度大于中速阈值，且小于高速阈值，且呈线性关系；即所述速度＝中速阈值+(最大曲率-中曲率阈值)/(高曲率阈值-中曲率阈值))*(高速阈值-中速阈值)。可以理解的是，也可以是非线性的关系。

可以理解的是，当所述最大曲率大于所述高曲率阈值或者小于所述低曲率阈值时，也可以通过计算的方式进行路径规划，不用直接确定速度为高速阈值或者低速阈值。计算的公式同样可以为线性或者非线性的。

可以理解的是，根据所述自动导引装置的实际运行速度或者其他情况，所述速度阈值和曲率阈值还可以分别设置四个或者四个以上。

所述曲率阈值可以根据所述自动导引装置工作场景内的已知曲率进行选取，根据最大曲率与速度的线性或非线性的关系，在所述工作场景中进行验证，即可求解出速度阈值。

在所述自动导引装置沿着所述行走路径运行的过程中，可以计算所述预设时间内的所述特定路径的所述最大曲率，当所述最大曲率大于弯道曲率阈值时，则判断即将行走的所述行走路径为弯道，则开始执行本实施例所述的弯道速度规划方法。

第二实施例

本实施例提供一种自动导引装置的弯道速度规划装置，参考图3，包括：

路径获取模块，所述路径获取模块实时获取所述预设时间内的所述特定路径；

曲率计算模块，所述曲率计算模块计算所述特定路径的曲率，且确定和保存最大曲率；

速度与曲率关系模块，所述速度与曲率关系模块中存储有所述速度与所述最大曲率的关系；

速度规划模块，所述速度规划模块确定所述速度。

即，所述路径获取模块实时获取所述预设时间内的所述特定路径，输出给所述曲率计算模块，所述曲率计算模块实时计算所述特定路径的曲率，确定和保存最大曲率，所述速度规划模块调取所述曲率计算模块中的所述最大曲率和所述速度与曲率关系模块中的所述速度与所述最大曲率的关系，确定速度。

所述曲率计算模块在计算当前的所述特定路径的曲率的最大值后，需要判断是否存在保存的所述最大曲率，若存在，则将所述最大值与保存的所述最大曲率进行比较，将值更大的作为所述最大曲率进行保存。

第三实施例

本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其当所述计算机程序被处理器执行时实现如第一实施例任一项所述的自动导引装置的弯道速度规划方法。

第四实施例

本实施例提供一种自动导引装置，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，所述存储装置上存储有计算机程序；

路径模块，所述路径模块规划和存储所述移动装置的路径；

当一个或多个所述计算机程序被一个或多个所述处理器执行，使得一个或多个所述处理器实现如第一实施例任一所述的自动导引装置的弯道速度规划方法。

所述自动导引装置可以为AGV小车或者AGV叉车或者其他自动导引类的装置，示例性地，扫地机器人等。

本发明所述方法实时计算弯道路径的预设时间内的特定路径的最大曲率，根据最大曲率自动规划合适的运行速度，使得所述自动导引装置能够高效且稳定的运作，不会脱离设定的行走路径。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种自动导引装置的弯道速度规划方法，其特征在于，包括：

实时获取预设时间内的特定路径；

计算所述特定路径的曲率，确定并保存最大曲率；

获取速度与所述最大曲率的关系；

根据所述最大曲率确定速度。

2.如权利要求1所述的自动导引装置的弯道速度规划方法，其特征在于，所述确定并保存最大曲率包括：

确定所述特定路径的曲率中的最大值；

判断是否存在保存的所述最大曲率；

若不存在，或者，若存在，且所述最大值大于或等于保存的所述最大曲率，

更新且保存所述最大值为最大曲率。

3.如权利要求3所述的自动导引装置的弯道速度规划方法，其特征在于，若存在，且所述最大值小于保存的所述最大曲率，则保存的所述最大曲率仍为所述最大曲率。

4.如权利要求1所述的自动导引装置的弯道速度规划方法，其特征在于，所述速度与所述最大曲率的关系为：所述最大曲率越大，速度越小；所述最大曲率越小，速度越大。

5.如权利要求1所述的自动导引装置的弯道速度规划方法，其特征在于，所述速度与所述最大曲率的关系为：设置若干曲率阈值以及对应的若干速度阈值；

当最大曲率大于或等于高曲率阈值时，对应的速度为低速阈值；

当最大曲率小于或等于低曲率阈值时，对应的速度为高速阈值；

当最大曲率小于高曲率阈值，且大于低曲率阈值时，对应的速度大于低速阈值，且小于高速阈值。

6.如权利要求6所述的自动导引装置的弯道速度规划方法，其特征在于，相邻两个所述曲率阈值之间的差值不相等，和/或，相邻两个所述速度阈值之间的差值不相等。

7.如权利要求6所述的自动导引装置的弯道速度规划方法，其特征在于，设置三个曲率阈值以及对应的三个速度阈值，当最大曲率小于高曲率阈值，且大于中曲率阈值时，对应的速度大于低速阈值，且小于中速阈值，且呈线性关系；当最大曲率小于中曲率阈值，且大于低曲率阈值时，对应的速度大于中速阈值，且小于高速阈值，且呈线性关系。

8.一种自动导引装置的弯道速度规划装置，其特征在于，包括：

路径获取模块，所述路径获取模块实时获取所述预设时间内的所述特定路径；

曲率计算模块，所述曲率计算模块计算所述特定路径的曲率，且确定和保存所述最大曲率；

速度与曲率关系模块，所述速度与曲率关系模块中存储有所述速度与所述最大曲率的关系；

速度规划模块，所述速度规划模块确定所述速度。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的自动导引装置的弯道速度规划方法。

10.一种自动导引装置，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，所述存储装置上存储有计算机程序；

路径模块，所述路径模块规划和存储所述移动装置的路径；

当一个或多个所述计算机程序被一个或多个所述处理器执行，使得一个或多个所述处理器实现如权利要求1-7中任一所述的自动导引装置的弯道速度规划方法。