本技術(shù)涉及，尤其涉及一種基于多維空間建模的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著智能樓宇自動化需求的快速增長，基于slam技術(shù)的移動機(jī)器人逐步應(yīng)用于設(shè)備巡檢、安防巡邏等場景。傳統(tǒng)slam框架通過激光雷達(dá)或視覺傳感器構(gòu)建二維平面地圖，結(jié)合動態(tài)窗口法、a*算法等實現(xiàn)路徑規(guī)劃與基礎(chǔ)避障，在開放空間場景中已具備一定成熟度。然而，智能樓宇環(huán)境具有顯著的立體化、高動態(tài)與密集化特征，跨樓層垂直交通依賴電梯、門禁系統(tǒng)頻繁啟閉、機(jī)房設(shè)備間通道狹窄且障礙物隨機(jī)分布。

2、現(xiàn)有技術(shù)仍局限于單一平面層內(nèi)的靜態(tài)導(dǎo)航，缺乏對立體空間語義、動態(tài)約束條件及復(fù)雜地形的協(xié)同建模能力，導(dǎo)致機(jī)器人難以滿足高頻任務(wù)執(zhí)行效率與安全性的雙重需求。傳統(tǒng)slam技術(shù)僅處理單層平面路徑，未整合電梯、安全門等立體空間要素；未考慮電梯等待時間、門禁開關(guān)狀態(tài)等動態(tài)約束條件；資產(chǎn)盤點(diǎn)需高頻往返機(jī)房設(shè)備間，現(xiàn)有算法無法處理機(jī)柜間狹窄通道的動態(tài)避障。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例提供了基于多維空間建模的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、設(shè)備及介質(zhì)，解決了現(xiàn)有slam技術(shù)無法實現(xiàn)立體空間中動態(tài)約束條件無法滿足即時需求的技術(shù)問題。

2、第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種基于多維空間建模的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于，方法包括：獲取樓宇結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并對樓宇結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維拓?fù)鋭討B(tài)建模，以得到初始帶權(quán)三維連通圖；獲取電梯狀態(tài)參數(shù)，并基于電梯狀態(tài)參數(shù)，對初始帶權(quán)三維連通圖的權(quán)重節(jié)點(diǎn)進(jìn)行權(quán)重動態(tài)更新，確定帶權(quán)三維連通圖；基于帶權(quán)三維連通圖，通過改進(jìn)的a*算法分析，得到機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃；根據(jù)機(jī)器人行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過機(jī)器人倒車策略決策分析，得到機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃；基于機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃和機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過資產(chǎn)清點(diǎn)軌跡分析，確定清點(diǎn)掃描線間距，并根據(jù)清點(diǎn)掃描線間距，進(jìn)行樓宇資產(chǎn)清點(diǎn)。

3、在本技術(shù)的一個實施例中，對樓宇結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維拓?fù)鋭討B(tài)建模，以得到初始帶權(quán)三維連通圖，具體包括：將樓宇結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)劃分為三維體素網(wǎng)格，并對三維體素網(wǎng)格進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)抽取，以得到關(guān)鍵權(quán)重節(jié)點(diǎn)；其中，關(guān)鍵權(quán)重節(jié)點(diǎn)包括：電梯、門禁、通道；基于關(guān)鍵權(quán)重節(jié)點(diǎn)，通過三維體素網(wǎng)格抽象化，得到初始帶權(quán)三維連通圖。

4、在本技術(shù)的一個實施例中，基于電梯狀態(tài)參數(shù)，對初始帶權(quán)三維連通圖的權(quán)重節(jié)點(diǎn)進(jìn)行權(quán)重動態(tài)更新，確定帶權(quán)三維連通圖，具體包括：對電梯狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行轎廂信息篩選，并對將轎廂信息篩選得到的轎廂信息進(jìn)行門禁信息融合，以得到權(quán)重特征參數(shù)；其中，權(quán)重特征參數(shù)包括：電梯權(quán)重特征參數(shù)、門禁權(quán)重特征參數(shù)、通道權(quán)重特征參數(shù)；對權(quán)重特征參數(shù)進(jìn)行權(quán)重初始化，以得到初始權(quán)重；其中，電梯權(quán)重特征參數(shù)的權(quán)重初始化分析公式為：

5、w_e＝(t_wait+t_trans)×n_robot

6、其中，w_e為電梯通行權(quán)重、t_wait為電梯響應(yīng)時間，t_trans電梯運(yùn)行時間，n_robot為機(jī)器人數(shù)量；基于初始權(quán)重，對初始帶權(quán)三維連通圖的權(quán)重節(jié)點(diǎn)進(jìn)行權(quán)重動態(tài)更新，確定帶權(quán)三維連通圖。

7、在本技術(shù)的一個實施例中，基于帶權(quán)三維連通圖，通過改進(jìn)的a*算法分析，得到機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃，具體包括：對帶權(quán)三維聯(lián)通圖進(jìn)行機(jī)器人路徑劃分，以得到當(dāng)前全局路徑；基于當(dāng)前全局路徑，通過改進(jìn)的a*算法分析，得到機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃；其中，改進(jìn)的a*算法分析的成本函數(shù)為：

8、t＝α·p+β·(t_wait+t_trans)+γ·ω

9、其中，α、β和γ為權(quán)重系數(shù)，α+β+γ＝1，β≥0.4，t_wait為電梯響應(yīng)時間，t_trans電梯運(yùn)行時間，ω為能耗系數(shù)；a*算法分析的啟發(fā)函數(shù)為：

10、

11、其中，d為機(jī)器人到目標(biāo)點(diǎn)的歐式距離、τ為目標(biāo)剩余路徑預(yù)估時間、m為電梯平均響應(yīng)時間閾值、s為坡度累計值、p為機(jī)器人最大爬坡能力。

12、在本技術(shù)的一個實施例中，根據(jù)機(jī)器人行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過機(jī)器人倒車策略決策分析，得到機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃，具體包括：基于機(jī)器人行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過路徑通道寬度監(jiān)測，確定機(jī)器人倒車策略；在機(jī)器人倒車策略為前進(jìn)決策方案的情況下，對前進(jìn)決策方案進(jìn)行通過性評分，確定第一狹窄通道處理方案評分；在機(jī)器人倒車策略為倒車決策方案的情況下，對倒車決策方案進(jìn)行轉(zhuǎn)向動作權(quán)重評分，確定第二狹窄通道處理方案評分；將第一狹窄通道處理方案評分和第二狹窄通道處理方案評分中大于執(zhí)行評分閾值的狹窄通道處理方案設(shè)為當(dāng)前機(jī)器人行進(jìn)規(guī)劃，以得到機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃。

13、在本技術(shù)的一個實施例中，基于機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃和機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過資產(chǎn)清點(diǎn)軌跡分析，確定清點(diǎn)掃描線間距，具體包括：基于機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃和機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃，確定機(jī)器人資產(chǎn)清點(diǎn)路徑規(guī)劃；根據(jù)機(jī)器人資產(chǎn)清點(diǎn)路徑規(guī)劃，通過資產(chǎn)機(jī)柜間距動態(tài)分析，確定機(jī)器人掃描線密度；基于機(jī)器人掃描線密度，確定清點(diǎn)掃描線間距。

14、在本技術(shù)的一個實施例中，在基于機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃和機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃，確定機(jī)器人資產(chǎn)清點(diǎn)路徑規(guī)劃之后，方法還包括：基于機(jī)器人資產(chǎn)清點(diǎn)路徑規(guī)劃，確定機(jī)器人任務(wù)隊列，并對機(jī)器人任務(wù)隊列進(jìn)行電梯時間窗預(yù)約，確定電梯預(yù)約時間；根據(jù)電梯預(yù)約時間，通過門禁動態(tài)交互，得到門禁交互指令。

15、在本技術(shù)的一個實施例中，在根據(jù)清點(diǎn)掃描線間距，進(jìn)行樓宇資產(chǎn)清點(diǎn)之前，方法還包括：基于機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃和機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過機(jī)器人能耗分析，確定最低消耗路徑；其中，機(jī)器人能耗分析的能耗計算公式為：

16、e＝0.8*d+2.5*s′+1.2*tr

17、e為機(jī)器人能耗預(yù)測值、d為機(jī)器人移動距離，s′為坡度積分，tr為機(jī)器人轉(zhuǎn)向次數(shù)。

18、第二方面，本技術(shù)實施例還提供了一種基于多維空間建模的機(jī)器人路徑規(guī)劃設(shè)備，其特征在于，設(shè)備包括：至少一個處理器；以及，與至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，存儲器存儲有可被至少一個處理器執(zhí)行的指令，指令被至少一個處理器執(zhí)行，以使至少一個處理器能夠：獲取樓宇結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并對樓宇結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維拓?fù)鋭討B(tài)建模，以得到初始帶權(quán)三維連通圖；獲取電梯狀態(tài)參數(shù)，并基于電梯狀態(tài)參數(shù)，對初始帶權(quán)三維連通圖的權(quán)重節(jié)點(diǎn)進(jìn)行權(quán)重動態(tài)更新，確定帶權(quán)三維連通圖；基于帶權(quán)三維連通圖，通過改進(jìn)的a*算法分析，得到機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃；根據(jù)機(jī)器人行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過機(jī)器人倒車策略決策分析，得到機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃；基于機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃和機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過資產(chǎn)清點(diǎn)軌跡分析，確定清點(diǎn)掃描線間距，并根據(jù)清點(diǎn)掃描線間距，進(jìn)行樓宇資產(chǎn)清點(diǎn)。

19、第三方面，本技術(shù)實施例還提供了一種基于多維空間建模的機(jī)器人路徑規(guī)劃的非易失性計算機(jī)存儲介質(zhì)，存儲有計算機(jī)可執(zhí)行指令，其特征在于，計算機(jī)可執(zhí)行指令設(shè)置為：獲取樓宇結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并對樓宇結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維拓?fù)鋭討B(tài)建模，以得到初始帶權(quán)三維連通圖；獲取電梯狀態(tài)參數(shù)，并基于電梯狀態(tài)參數(shù)，對初始帶權(quán)三維連通圖的權(quán)重節(jié)點(diǎn)進(jìn)行權(quán)重動態(tài)更新，確定帶權(quán)三維連通圖；基于帶權(quán)三維連通圖，通過改進(jìn)的a*算法分析，得到機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃；根據(jù)機(jī)器人行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過機(jī)器人倒車策略決策分析，得到機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃；基于機(jī)器人全局行進(jìn)路徑規(guī)劃和機(jī)器人局部行進(jìn)路徑規(guī)劃，通過資產(chǎn)清點(diǎn)軌跡分析，確定清點(diǎn)掃描線間距，并根據(jù)清點(diǎn)掃描線間距，進(jìn)行樓宇資產(chǎn)清點(diǎn)。

20、本技術(shù)實施例提供了基于多維空間建模的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、設(shè)備及介質(zhì)，通過帶權(quán)三維連通圖、改進(jìn)的a*算法分析以及機(jī)器人倒車策略決策分析，解決了現(xiàn)有slam技術(shù)無法實現(xiàn)立體空間中動態(tài)約束條件無法滿足即時需求的技術(shù)問題，實現(xiàn)了智慧樓宇中機(jī)器人的即時路徑規(guī)劃、路徑上的電梯門禁交互和動態(tài)避障，提高了機(jī)器人的樓宇行進(jìn)效率以及資產(chǎn)清點(diǎn)效率。