1.一種用于移動設(shè)備的虛擬軌道設(shè)計系統(tǒng),其特征在于,其核心模塊及作用如下:
通信模塊:主要用于相關(guān)地圖信息、虛擬軌道信息、定位信息、任務(wù)信息傳遞,起到橋梁的作用;
交互模塊:通過圖形化的編輯環(huán)境,設(shè)定任意形狀、長度的固定軌道,同時支持分段修改、刪除軌道等功能,編輯完成后將此虛擬軌道信息發(fā)送至智能巡航算法處理模塊;
獲取模塊:獲取交互模塊提供的虛擬軌道信息,進行相關(guān)數(shù)據(jù)存儲,并將此信息發(fā)送至軌道關(guān)鍵點提取模塊;
軌道關(guān)鍵點提取模塊:根據(jù)虛擬軌道信息,可根據(jù)曲線斜率、分段擬合求一階倒數(shù)為0的點等限制條件,提虛擬軌道關(guān)鍵點信息;
傳感器數(shù)據(jù)采集濾波模塊:采集智能設(shè)備配置傳感器數(shù)據(jù),采用相關(guān)濾波算法,除去測量數(shù)據(jù)噪點;
里程計模塊:獲取智能設(shè)備里程數(shù)據(jù),為自定位模塊提供先驗知識;
地圖模塊:主要利用SLAM相關(guān)算法,構(gòu)建環(huán)境地圖;該地圖可用于全局路徑規(guī)劃以及自定位模塊,是智能移動算法中的核心模塊;
自主定位模塊:基于當前傳感器信息,結(jié)合地圖構(gòu)建存儲模塊,利用相關(guān)匹配算法,獲得當前位姿信息,使得智能設(shè)備實時知道自己在環(huán)境中位置及姿態(tài);
軌道關(guān)鍵點圖結(jié)構(gòu)構(gòu)建模塊:利用軌道關(guān)鍵點提取模塊中的關(guān)鍵點信息、傳感器數(shù)據(jù)采集濾波模塊的地圖信息,結(jié)合關(guān)鍵點之間可達性,構(gòu)建圖結(jié)構(gòu)頂點及邊信息,為虛擬軌道關(guān)鍵軌跡搜索提供數(shù)據(jù)支撐;
任務(wù)調(diào)度管理模塊:該模塊主要用于管理用戶下發(fā)的導航任務(wù),包括設(shè)置任務(wù)序列、任務(wù)分發(fā)、任務(wù)執(zhí)行邏輯、調(diào)用路徑規(guī)劃服務(wù)等部分,是整個系統(tǒng)的控制中心;
全局關(guān)鍵點路徑搜索模塊:根據(jù)任務(wù)調(diào)度管理模塊下發(fā)任務(wù)和自主定位模塊信息,結(jié)合啟發(fā)式搜索算法,利用軌道關(guān)鍵點圖結(jié)構(gòu),搜索起點到終點沿虛擬軌道的最優(yōu)路徑,指引智能設(shè)備完成巡航任務(wù);
局部軌跡規(guī)劃模塊:利用多傳感器融合觀測數(shù)據(jù),當前虛擬軌道節(jié)點信息以及自定位信息,結(jié)合當前速度信息,產(chǎn)生平滑無碰撞控制決策,使得智能設(shè)備可以無碰撞的完成指定的巡航任務(wù);
運動控制模塊:利用局部軌跡規(guī)劃模塊產(chǎn)生的無碰撞控制決策;結(jié)合智能設(shè)備運動模型,產(chǎn)生運動控制決策,控制智能設(shè)備以一定的速度平滑無碰撞的移動;
智能移動模塊:接收運動控制模塊指令,控制設(shè)備無碰撞移動。
2.如權(quán)利要求1所述的用于移動設(shè)備的虛擬軌道設(shè)計系統(tǒng),其特征在于,所述通信模塊及包括客戶端通信模塊及系統(tǒng)算法處理層通信模塊。
3.一種用于移動設(shè)備的虛擬軌道設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟一:用戶通過交互模塊,設(shè)定、增添、刪除及編輯虛擬軌道信息,由通信模塊發(fā)送至算法處理部分;
步驟二:算法處理部分的通信模塊,收到交互模塊發(fā)送的相應(yīng)的虛擬軌道信息,轉(zhuǎn)入步驟三;
步驟三:獲取模塊接收到該虛擬軌道相關(guān)信息后,根據(jù)虛擬軌道信息,可根據(jù)曲線斜率、分段擬合求一階倒數(shù)為0的點等限制條件,提虛擬軌道關(guān)鍵點信息,轉(zhuǎn)入步驟四;
步驟四:結(jié)合地圖模塊地圖信息及軌道關(guān)鍵點信息,及關(guān)鍵點之間可達性,構(gòu)建圖結(jié)構(gòu)頂點及邊信息;
步驟五:當通信模塊收到導航任務(wù)后,根據(jù)自主定位模塊信息,結(jié)合搜索算法,利用步驟四軌道關(guān)鍵點圖結(jié)構(gòu),搜索起點到終點沿虛擬軌道的最優(yōu)關(guān)鍵點路徑,轉(zhuǎn)入步驟六;
步驟六:根據(jù)步驟五產(chǎn)生的關(guān)鍵點路徑,結(jié)合機器人當前融合觀測及自定位信息,并根據(jù)機器人運動速度及模型,產(chǎn)生控制策略;如果無,則進入步驟七,否則,退出,任務(wù)結(jié)束;
步驟七:根據(jù)步驟六的控制決策,對速度進行平滑處理,下發(fā)控制指令到移動設(shè)備,控制移動設(shè)備移動。