本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及移動機(jī)器人在未知區(qū)域中的行走方法，具體是一種基于RFID技術(shù)的移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法?？捎糜谡箯d，家用等環(huán)境下的機(jī)器人自主移動場景。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展。移動機(jī)器人已越來越多的應(yīng)用在各個行業(yè)。路徑規(guī)劃與路徑引導(dǎo)是移動機(jī)器人行走系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容。傳統(tǒng)移動機(jī)器人在未知區(qū)域的行走導(dǎo)引方式主要通過電磁導(dǎo)引的方式，這種方法首先需要在移動機(jī)器人將要行走的區(qū)域上鋪設(shè)電磁軌道，然后移動機(jī)器人根據(jù)目的地位置規(guī)劃出最優(yōu)行走路徑作為預(yù)設(shè)路徑。最后通過磁感應(yīng)信號引導(dǎo)移動機(jī)器人在預(yù)設(shè)路徑上進(jìn)行行走。這種路徑規(guī)劃方式對環(huán)境地圖的依賴性很大，且靈活性低。同時，電磁導(dǎo)引系統(tǒng)施工的時間成本、金錢成本、后期維護(hù)成本都較高。

近年來，也產(chǎn)生了許多利用尋優(yōu)算法進(jìn)行在線式路徑規(guī)劃與導(dǎo)引的方法。這類方法首先利用傳感器對移動機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時定位，再根據(jù)定位信息與地圖信息利用尋優(yōu)算法進(jìn)行最優(yōu)路徑搜索，得到當(dāng)前位置到目的地的最優(yōu)路徑。然后，移動機(jī)器人沿當(dāng)前最優(yōu)路徑行走一步。重復(fù)上述實(shí)時定位、最優(yōu)路徑規(guī)劃、行走的過程，從而能使機(jī)器人逐漸接近目的地。這類方法，機(jī)器人每行走一步，都要對機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時定位，并利用尋優(yōu)算法重新規(guī)劃導(dǎo)引路徑。計(jì)算復(fù)雜度較高，對移動機(jī)器人處理模塊的性能要求也較高。同時，由于機(jī)器人缺少對于將要行走區(qū)域的先驗(yàn)信息，當(dāng)區(qū)域中存在著路徑故障時，機(jī)器人無法做出相應(yīng)的應(yīng)急行走，可能導(dǎo)致機(jī)器人不能成功地行走至目的地。

綜上，上述傳統(tǒng)的路徑導(dǎo)引系統(tǒng)存在著以下缺點(diǎn)：

1.在機(jī)器人行走路線上鋪設(shè)的電磁導(dǎo)引路線變更困難較大，很難根據(jù)行走環(huán)境的變化而變化。

2.利用尋優(yōu)算法進(jìn)行在線式路徑規(guī)劃與導(dǎo)引的方法需要在行走過程中不斷地進(jìn)行最優(yōu)路徑搜索，復(fù)雜度高且耗時長。

3.用最優(yōu)路徑作為固定的行走路徑，當(dāng)最優(yōu)路徑上的路段發(fā)生故障時缺少相應(yīng)的應(yīng)急方法，魯棒性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述傳統(tǒng)方法的不足，提出了一種計(jì)算簡單，具有最優(yōu)次優(yōu)儲備方案的，魯棒性更好的基于RFID技術(shù)的移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法。

本發(fā)明是一種基于RFID技術(shù)的移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法，其特征在于，包括有如下步驟：

(1)對移動機(jī)器人及當(dāng)前所要行走的區(qū)域進(jìn)行初始部署；

首先將移動機(jī)器人所要行走的區(qū)域劃分為若干個子區(qū)域，然后在行走區(qū)域的重要位置節(jié)點(diǎn)即岔路、轉(zhuǎn)彎處、?？刻幏胖肦FID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽中存儲著該重要位置節(jié)點(diǎn)的局部信息表，局部信息表包含著行走區(qū)域內(nèi)各個子區(qū)域相對于該重要位置節(jié)點(diǎn)的區(qū)域類型T_D以及該重要位置節(jié)點(diǎn)到各個子區(qū)域的行走指示信息I，I中包含著該重要位置節(jié)點(diǎn)到各個子區(qū)域的最優(yōu)行走指示信息I₁與次優(yōu)行走指示信息I₂；

在移動機(jī)器人上安設(shè)有RFID讀卡器，當(dāng)移動機(jī)器人行走至RFID標(biāo)簽附近時，主動讀取標(biāo)簽中的信息；

(2)移動機(jī)器人開始行走，到達(dá)第一個重要位置節(jié)點(diǎn)；

控制中心向移動機(jī)器人發(fā)送目的地子區(qū)域的標(biāo)號，設(shè)目的地的子區(qū)域標(biāo)號為D，當(dāng)移動機(jī)器人接收到子區(qū)域標(biāo)號相當(dāng)于接收到了行走指令，移動機(jī)器人以當(dāng)前朝向?yàn)槌跏挤较颍⒀禺?dāng)前路徑開始行走，直到讀卡器感應(yīng)到第一個RFID標(biāo)簽，即到達(dá)第一個重要位置節(jié)點(diǎn)；

(3)設(shè)當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)為P，此時，第一個重要位置節(jié)點(diǎn)即為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P，當(dāng)移動機(jī)器人行走到某個重要位置節(jié)點(diǎn)時，該重要位置節(jié)點(diǎn)即為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)；

(4)移動機(jī)器人用讀卡器讀取當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P處RFID標(biāo)簽中的信息，得到當(dāng)前局部信息表；

(5)移動機(jī)器人從當(dāng)前局部信息表中查表得到目的地子區(qū)域D的相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的區(qū)域類型T_D,以及當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P到目的地子區(qū)域D的行走指示信息I；

當(dāng)前局部信息表中包含有當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)到所有子區(qū)域的信息，移動機(jī)器人的邏輯控制端通過遍歷查找的方式得到目的地子區(qū)域D的信息，包括目的地子區(qū)域D相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的區(qū)域類型T_D,以及當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P到目的地子區(qū)域D的行走指示信息I，其中T_D代表目的地子區(qū)域D是否為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域；

(6)移動機(jī)器人對提取到的區(qū)域類型T_D進(jìn)行判斷，若T_D為1，則目的地子區(qū)域D為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域，執(zhí)行步驟(7)，若T_D為0，則目的區(qū)子域D不是當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域，執(zhí)行步驟(8)；

(7)目的地子區(qū)域D是當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域，此時，行走指示信息I中僅包含著目的地子區(qū)域D相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的方向信息O_last與距離信息L_last，移動機(jī)器人根據(jù)方向信息O_last與距離信息L_last行走至目的地子區(qū)域D，結(jié)束行走，完成目的地為D的路徑優(yōu)化與導(dǎo)引過程；

(8)目的地子區(qū)域D不是當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域，移動機(jī)器人根據(jù)行走指示信息I進(jìn)行路徑規(guī)劃并行走至下一重要位置節(jié)點(diǎn)，并返回步驟(4)，將下一重要位置節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)，讀取RFID標(biāo)簽中的信息，繼續(xù)進(jìn)行路徑優(yōu)化與路徑導(dǎo)引，直到移動機(jī)器人到的目的地子區(qū)域D。

本發(fā)明中，移動機(jī)器人能夠在根據(jù)RFID的導(dǎo)引信息進(jìn)行行走并到達(dá)指示區(qū)域，并且通過在RFID中同時保存最優(yōu)路徑和次優(yōu)路徑的行走指引信息的方式使得移動機(jī)器人能夠在最優(yōu)路徑的路段發(fā)生故障時利用次優(yōu)路徑的行走指示信息行走，提高了魯棒性。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

第一，在機(jī)器人將要行走的區(qū)域中的重要位置節(jié)點(diǎn)部署RFID標(biāo)簽，并且在移動機(jī)器人上安設(shè)RFID讀卡器，在移動機(jī)器人的行走過程中，通過RFID讀卡器直接從重要位置節(jié)點(diǎn)中的RFID標(biāo)簽中讀取該節(jié)點(diǎn)到目的地子區(qū)域的行走指示信息，并利用行走指示信息朝目的地子區(qū)域行走，和在線式利用尋優(yōu)算法進(jìn)行路徑規(guī)劃與導(dǎo)引的方法相比，避免了在行走過程中，不斷地使用尋優(yōu)算法進(jìn)行最優(yōu)路徑搜索的過程，具有簡單有效的特性。

第二，在RFID標(biāo)簽中同時存儲了重要位置節(jié)點(diǎn)到目的地子區(qū)域的最優(yōu)路徑的行走指示信息以及次優(yōu)路徑的行走指示信息，當(dāng)移動機(jī)器人的最優(yōu)行走路徑發(fā)生故障時，移動機(jī)器人將根據(jù)次優(yōu)路徑的行走指示信息進(jìn)行行走，魯棒性更高。

第三，由于RFID標(biāo)簽具有靈活性高，成本低，部署容易等特點(diǎn)，通過在移動機(jī)器人將要行走的區(qū)域的重要位置節(jié)點(diǎn)部署存儲了行走指示信息的RFID標(biāo)簽來引導(dǎo)移動機(jī)器人進(jìn)行的方法，和傳統(tǒng)的電磁導(dǎo)引系統(tǒng)相比，具有更低的成本，并且能夠靈活地應(yīng)用在展館、超市以及家庭等環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)總流程圖；

圖2為移動機(jī)器人將要行走的區(qū)域的平面示意圖；

圖3為移動機(jī)器人底座俯視示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

傳統(tǒng)的移動機(jī)器人在未知區(qū)域的行走導(dǎo)引方式主要是通過電磁導(dǎo)引的方式，這種方式需要在移動機(jī)器人將要行走的區(qū)域上鋪設(shè)電磁軌道，然后通過電磁感應(yīng)信號引導(dǎo)移動機(jī)器人進(jìn)行行走。隨著人工智能的發(fā)展，近年來，也產(chǎn)生了一些利用尋優(yōu)算法來進(jìn)行在線式路徑規(guī)劃與導(dǎo)引的方法，這種方法在移動機(jī)器人的行走過程中，不斷地利用尋優(yōu)算法搜索最優(yōu)路徑，并且沿最優(yōu)路徑進(jìn)行行走，從而不斷地接近目的地。顯然，這種在線式搜索最優(yōu)路徑的方法存在著計(jì)算復(fù)雜且計(jì)算量大的問題。

實(shí)施例1

機(jī)器人研究跨越基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究，本發(fā)明也致力于機(jī)器人研究技術(shù)領(lǐng)域，針對上述問題，提出一種基于RFID技術(shù)的移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法，參見圖1，移動機(jī)器人受控于控制中心，控制中心與移動機(jī)器人通過無線通信進(jìn)行信息交互，包括有如下步驟：

(1)對移動機(jī)器人及當(dāng)前所要行走的區(qū)域進(jìn)行初始部署。

首先將移動機(jī)器人所要行走的區(qū)域劃分為若干個子區(qū)域，然后在行走區(qū)域的重要位置節(jié)點(diǎn)即岔路、轉(zhuǎn)彎處、?？刻幏胖肦FID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽中存儲著該重要位置節(jié)點(diǎn)的局部信息表，局部信息表包含著行走區(qū)域內(nèi)各個子區(qū)域相對于該重要位置節(jié)點(diǎn)的區(qū)域類型T_D以及該重要位置節(jié)點(diǎn)到各個子區(qū)域的行走指示信息I，I中包含著該重要位置節(jié)點(diǎn)到各個子區(qū)域的最優(yōu)行走指示信息I₁與次優(yōu)行走指示信息I₂。

在移動機(jī)器人上安設(shè)有RFID讀卡器，當(dāng)移動機(jī)器人行走至RFID標(biāo)簽附近時，主動讀取標(biāo)簽中的信息。

(2)移動機(jī)器人開始行走，到達(dá)第一個重要位置節(jié)點(diǎn)。

控制中心向移動機(jī)器人發(fā)送目的地子區(qū)域的標(biāo)號，設(shè)目的地的子區(qū)域標(biāo)號為D，當(dāng)移動機(jī)器人接收到子區(qū)域標(biāo)號相當(dāng)于接收到了行走指令，移動機(jī)器人以當(dāng)前朝向?yàn)槌跏挤较颍⒀禺?dāng)前路徑開始行走，直到讀卡器感應(yīng)到第一個RFID標(biāo)簽，即到達(dá)第一個重要位置節(jié)點(diǎn)。

(3)設(shè)當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)為P，此時，第一個重要位置節(jié)點(diǎn)即為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P，當(dāng)移動機(jī)器人行走到某個重要位置節(jié)點(diǎn)時，該重要位置節(jié)點(diǎn)即為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)。

(4)移動機(jī)器人用讀卡器讀取當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P處RFID標(biāo)簽中的信息，得到當(dāng)前局部信息表。

當(dāng)移動機(jī)器人行走至第一個重要位置節(jié)點(diǎn)時，第一個重要位置節(jié)點(diǎn)即為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P，當(dāng)前局部信息表即為第一個重要位置節(jié)點(diǎn)處的局部信息表，當(dāng)移動機(jī)器人行走至第二個重要位置節(jié)點(diǎn)時，第二個重要位置節(jié)點(diǎn)即為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P，當(dāng)前局部信息表即為第二個重要位置節(jié)點(diǎn)處的局部信息表，以此類推。

(5)移動機(jī)器人從當(dāng)前局部信息表中查表得到目的地子區(qū)域D的相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的區(qū)域類型T_D,以及當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P到目的地子區(qū)域D的行走指示信息I。

當(dāng)前局部信息表中包含有當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)到所有子區(qū)域的信息，移動機(jī)器人的邏輯控制端通過遍歷查找的方式得到目的地子區(qū)域D的信息，包括目的地子區(qū)域D相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的區(qū)域類型T_D,以及當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P到目的地子區(qū)域D的行走指示信息I，其中T_D代表目的地子區(qū)域D是否為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域。

(6)移動機(jī)器人對提取到的區(qū)域類型T_D進(jìn)行判斷，若T_D為1，則目的地子區(qū)域D為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域，執(zhí)行步驟(7)，若T_D為0，則目的區(qū)子域D不是當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域，執(zhí)行步驟(8)。

(7)目的地子區(qū)域D是當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域，此時，行走指示信息I中僅包含著目的地子區(qū)域D相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的方向信息O_last與距離信息L_last，移動機(jī)器人根據(jù)方向信息O_last與距離信息L_last行走至目的地子區(qū)域D，結(jié)束行走，完成目的地為D的路徑優(yōu)化與導(dǎo)引過程。

移動機(jī)器人的邏輯控制端根據(jù)O_last與L_last產(chǎn)生相應(yīng)的動力信息并發(fā)送給移動機(jī)器人的動力控制系統(tǒng)，動力控制系統(tǒng)根據(jù)動力信息控制移動機(jī)器人進(jìn)行位姿調(diào)整并行走至目的地區(qū)域D，結(jié)束行走，完成目的地為D的路徑優(yōu)化與導(dǎo)引過程；

(8)目的地子區(qū)域D不是當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域，移動機(jī)器人根據(jù)行走指示信息I進(jìn)行路徑規(guī)劃并行走至下一重要位置節(jié)點(diǎn)，并返回步驟(4)，將下一重要位置節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)，讀取RFID標(biāo)簽中的信息，繼續(xù)進(jìn)行路徑優(yōu)化與路徑導(dǎo)引，直到移動機(jī)器人到的目的地子區(qū)域D。

具體當(dāng)目的地子區(qū)域D是當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的非臨近區(qū)域時，移動機(jī)器人對行走指示信息中的最優(yōu)路徑的路況信息進(jìn)行判斷，若最優(yōu)路徑的路況信息為正常，則移動機(jī)器人根據(jù)最優(yōu)路徑的方向信息行走至下一重要位置節(jié)點(diǎn)。若最優(yōu)路徑的路況信息為故障，則移動機(jī)器人根據(jù)次優(yōu)路徑的方向信息行走至下一重要位置節(jié)點(diǎn)，并返回步驟(4)，將下一重要位置節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)，讀取RFID標(biāo)簽中的信息，繼續(xù)進(jìn)行路徑優(yōu)化與路徑導(dǎo)引，直到移動機(jī)器人到的目的地子區(qū)域D。

本發(fā)明在移動機(jī)器人將要行走的區(qū)域中的重要位置節(jié)點(diǎn)部署RFID標(biāo)簽，并且在移動機(jī)器人上安設(shè)RFID讀卡器，在移動機(jī)器人的行走過程中，通過RFID讀卡器直接從重要位置節(jié)點(diǎn)中的RFID標(biāo)簽中讀取該節(jié)點(diǎn)到目的地子區(qū)域的行走指示信息，并利用行走指示信息朝目的地子區(qū)域行走，和在線式利用尋優(yōu)算法進(jìn)行路徑規(guī)劃與導(dǎo)引的方法相比，本發(fā)明避免了在行走過程中，不斷地使用尋優(yōu)算法進(jìn)行最優(yōu)路徑搜索的過程，具有簡單有效的特性。

本發(fā)明中，當(dāng)移動機(jī)器人行走至某一重要位置節(jié)點(diǎn)時，若目的地子區(qū)域不是該重要位置節(jié)點(diǎn)的臨近區(qū)域，則該重要位置節(jié)點(diǎn)處的RFID中同時存儲了最優(yōu)行走指示信息與次優(yōu)行走指示信息，在最優(yōu)路徑發(fā)生故障時，移動機(jī)器人可以根據(jù)次優(yōu)行走指示信息進(jìn)行行走，具有較高的魯棒性。

本發(fā)明中移動機(jī)器人的行走設(shè)計(jì)，主要應(yīng)用于場館、展廳、家庭以及廠房等空間較大，易于劃分，陸地環(huán)境的區(qū)域或場合，具有廣泛的應(yīng)用性和較高的靈活性。

實(shí)施例2

基于RFID技術(shù)的移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法同實(shí)施例1，其中步驟(1)中所述的初始部署包括

在移動機(jī)器人將要行走的區(qū)域重要位置節(jié)點(diǎn)即岔路、轉(zhuǎn)彎處、?？刻幏胖肦FID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽中存儲著該重要位置節(jié)點(diǎn)的局部信息表,信息表的內(nèi)容見表1所示。

表1

本發(fā)明的局部信息表中包含三種信息，分別是區(qū)域標(biāo)號，區(qū)域類型和行走指示信息。

其中，區(qū)域標(biāo)號用來區(qū)分移動機(jī)器人將要行走的區(qū)域中不同的子區(qū)域，本例中，采用字母和數(shù)字的組合形成子區(qū)域編號，參見圖2，圖中A1、A2…、A6均為子區(qū)域，A1、A2…、A6也分別為子區(qū)域的標(biāo)號。這些標(biāo)號用來對移動機(jī)器人將要行走的區(qū)域進(jìn)行劃分并標(biāo)記，以便后續(xù)的設(shè)計(jì)。

區(qū)域類型信息用來區(qū)分子區(qū)域是否為當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)的臨近區(qū)域，取值集合為{0,1}，當(dāng)取值為1時此子區(qū)域?yàn)楫?dāng)前節(jié)點(diǎn)的臨近區(qū)域，當(dāng)取值為0時，此子區(qū)域是當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的非臨近區(qū)域。

行走指示信息用于表示從當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)到各個子區(qū)域的行走指示信息。

當(dāng)子區(qū)域的區(qū)域類型信息為1時，行走指示信息I包括方向信息O_last與距離信息L_last，其中方向信息O_last用方位與角度的組合表示，如東北30°，用來表示子區(qū)域和當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)的方位關(guān)系，距離信息L_last由自然數(shù)與度量單位表示，如3.1m，用來表示當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)到子區(qū)域的距離大小。

當(dāng)子區(qū)域的區(qū)域類型信息為0時，此子區(qū)域?yàn)楫?dāng)前位置的非臨近區(qū)域，行走指示信息I包含最優(yōu)路徑行走指示信息I₁和次優(yōu)路徑行走指示信息I₂，其中I₁包含方向信息O₁和路況信息C₁，I₂包含方向信息O₂和路況信息C₂；O₁，O₂表示移動機(jī)器人在當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)到此子區(qū)域的最優(yōu)行走方向和次優(yōu)行走方向，O₁，O₂的表示方式與O_last一致；C₁，C₂則表示最優(yōu)行走方向和次優(yōu)行走方向所對應(yīng)路段的路況信息，路況信息的取值集合為{0,1}，當(dāng)C₁取值為0，代表最優(yōu)路徑的路況為故障，當(dāng)C₁取值為1，代表最優(yōu)路徑的路況為正常，當(dāng)C₂取值為0，代表次優(yōu)路徑的路況為故障，當(dāng)C₂取值為1，代表次優(yōu)路徑的路況為正常，在本發(fā)明中假設(shè)最優(yōu)路徑和次優(yōu)路徑的路況至少有一個是正常的。

本發(fā)明將上述的三種信息存儲在RFID標(biāo)簽中，并將RFID標(biāo)簽部署在移動機(jī)器人將要行走區(qū)域的各個重要位置節(jié)點(diǎn)上，當(dāng)移動機(jī)器人行走至重要位置節(jié)點(diǎn)附近時，移動機(jī)器人直接快速地通過RFID讀卡器讀取上述的三種信息，并通過這三種信息進(jìn)行路徑優(yōu)化與路徑導(dǎo)引，最終引導(dǎo)移動機(jī)器人行走至目的地子區(qū)域。實(shí)施例3

基于RFID技術(shù)的移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法同實(shí)施例1-2，步驟(8)中所述的目的地子區(qū)域D不是當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P的臨近區(qū)域，移動機(jī)器人行走至下一重要位置節(jié)點(diǎn)的過程包括有：

8.1行走指示信息I中包含著當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P到目的地子區(qū)域D的最優(yōu)路徑行走指示信息I₁以及次優(yōu)路徑行走指示信息I₂，其中I₁包含著該重要位置節(jié)點(diǎn)P到此子區(qū)域的最優(yōu)路徑的方向信息O₁和路況信息C₁，I₂包含著該重要位置節(jié)點(diǎn)到此子區(qū)域的次優(yōu)路徑的方向信息O₂和路況信息C₂。

8.2移動機(jī)器人對I₁中最優(yōu)路徑的路況信息C₁進(jìn)行判斷，若路況信息C₁為1，則表示途中無故障，移動機(jī)器人根據(jù)I₁中最優(yōu)路徑的方向信息O₁行走至下一個重要位置節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行步驟8.3；若路況信息C₁為0，則表示途中存在故障，移動機(jī)器人根據(jù)I₂中次優(yōu)路徑的方向信息O₂行走至下一重要位置節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行步驟8.3。

8.3返回步驟(4)，將下一重要位置節(jié)點(diǎn)作為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)，讀取RFID標(biāo)簽中的信息，繼續(xù)進(jìn)行路徑優(yōu)化與路徑導(dǎo)引，直到移動機(jī)器人到的目的地子區(qū)域D。

本發(fā)明在RFID標(biāo)簽中同時存儲了重要位置節(jié)點(diǎn)到目的地子區(qū)域的最優(yōu)路徑的行走指示信息以及次優(yōu)路徑的行走指示信息，當(dāng)最優(yōu)行走路徑正常時，移動機(jī)器人根據(jù)最優(yōu)行走指示信息進(jìn)行行走，當(dāng)最優(yōu)行走路徑發(fā)生故障時，移動機(jī)器人將根據(jù)次優(yōu)路徑的行走指示信息進(jìn)行行走，具有更高的魯棒性。

下面結(jié)合附圖給出一個完整具體的例子，對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實(shí)施例4

基于RFID技術(shù)的移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法同實(shí)施例1-3，參附圖1，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)包括有如下步驟

步驟1，對移動機(jī)器人及當(dāng)前所要行走的區(qū)域進(jìn)行初始部署。

(1a)移動機(jī)器人將要行走的區(qū)域的平面示意圖如圖2所示，將此區(qū)域劃分為若干個子區(qū)域，如圖2中A1～A6均是均為子區(qū)域，在此區(qū)域的重要位置節(jié)點(diǎn)，即岔路、轉(zhuǎn)彎處放置RFID標(biāo)簽，如圖2中J₁～J₁₅均是重要位置節(jié)點(diǎn)，在這些節(jié)點(diǎn)處都放置有RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽中存儲著該位置的局部信息表，局部信息表包含著行走區(qū)域內(nèi)各個子區(qū)域相對于該重要位置節(jié)點(diǎn)的區(qū)域類型T_D以及重要位置節(jié)點(diǎn)到各個子區(qū)域的行走指示信息I，I中包含著該重要位置節(jié)點(diǎn)到各個子區(qū)域的最優(yōu)行走指示信息I₁與次優(yōu)行走指示信息I₂，在本例中假設(shè)節(jié)點(diǎn)J₃與J₄節(jié)點(diǎn)之間的路徑出現(xiàn)故障，如圖2中所示。

(1b)在移動機(jī)器人上安設(shè)RFID讀卡器，當(dāng)移動機(jī)器人行走至RFID標(biāo)簽附近時，主動讀取標(biāo)簽中的信息。參見圖3，本例中將RFID讀卡器通過USB接口與移動機(jī)器人的控制端相連接并安裝在移動機(jī)器人的側(cè)邊，RFID讀卡器窗口便于讀取安裝于重要位置節(jié)點(diǎn)上RFID標(biāo)簽中的信息，移動機(jī)器人上的RFID讀卡器與RFID標(biāo)簽進(jìn)行無線通信。移動機(jī)器人的底座，其形狀都是需要適應(yīng)機(jī)器人的底部形狀。

步驟2，控制中心向移動機(jī)器人發(fā)送目的地子區(qū)域標(biāo)號D，本例中目的地子區(qū)域標(biāo)號D為A6，當(dāng)移動機(jī)器人接收到子區(qū)域標(biāo)號相當(dāng)于接收到了行走指令，移動機(jī)器人當(dāng)前位于起點(diǎn)，起點(diǎn)位置如圖2中s點(diǎn)所示，移動機(jī)器人以當(dāng)前朝向?yàn)槌跏挤较?，并沿?dāng)前路徑開始行走,直到讀卡器感應(yīng)到第一個RFID標(biāo)簽，即到達(dá)第一個重要位置節(jié)點(diǎn)，如圖2中箭頭所示，本例中移動機(jī)器人的初始方向?yàn)檎龞|方向，當(dāng)前路徑為J₆與J₇之間的路徑，第一個重要位置節(jié)點(diǎn)即為J₇節(jié)點(diǎn)。

此時，第一個重要位置節(jié)點(diǎn)J₇即為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)P，當(dāng)移動機(jī)器人行走到某個重要位置節(jié)點(diǎn)時，該重要位置節(jié)點(diǎn)即為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)。

步驟3，移動機(jī)器人通過RFID讀卡器自動讀取當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₇處的RFID標(biāo)簽中的信息，得到當(dāng)前的局部信息表，即J₇點(diǎn)的局部信息表，如下表所示。

步驟4，當(dāng)前局部信息表中包含了當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₇到所有子區(qū)域A1～A6的信息，移動機(jī)器人的邏輯控制端通過遍歷查找的方式得到目的地子區(qū)域A6的信息，包括目的地子區(qū)域A6相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)的區(qū)域類型T_D,以及當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₇到目的地子區(qū)域A6的行走指示信息I。

步驟5，移動機(jī)器人對提取到的區(qū)域類型T_D進(jìn)行判斷，得到當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₇與目的地子區(qū)域A6的區(qū)域類型T_D為0，說明目的地子區(qū)域A6為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₇的非臨近區(qū)域。

步驟6，目的地子區(qū)域A6為當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)J₇的非臨近區(qū)域，行走指示信息I包含最優(yōu)路徑行走指示信息I₁以及次優(yōu)路徑行走指示信息I₂，移動機(jī)器人對I₁中的路況信息C₁進(jìn)行判斷，得到C₁為1，說明J₇至J₂的路段無故障，則移動機(jī)器人根據(jù)I₁中最優(yōu)路徑的方向信息O₁向正北行走到下一個重要位置節(jié)點(diǎn)，如圖2所示，下一個重要位置節(jié)點(diǎn)為J₂。

步驟7，移動機(jī)器人通過RFID讀卡器自動讀取當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₂處RFID標(biāo)簽中的信息，得到當(dāng)前局部信息表，即J₂處的局部信息表，如下表所示。

步驟8，當(dāng)前局部信息表中包含了當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₂到所有子區(qū)域A1～A6的信息，移動機(jī)器人的邏輯控制端通過遍歷查找的方式得到目的地子區(qū)域A6的信息，包括目的地子區(qū)域A6相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)的區(qū)域類型T_D,以及當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₂到目的地子區(qū)域A6的行走指示信息I。

步驟9，移動機(jī)器人對提取到的區(qū)域類型T_D進(jìn)行判斷，得到當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₂與目的地子區(qū)域A6的區(qū)域類型T_D為0，說明目的地子區(qū)域A6為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₂的非臨近區(qū)域。

步驟10，目的地子區(qū)域A6為當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)J₂的非臨近區(qū)域，行走指示信息I包含最優(yōu)路徑行走指示信息I₁以及次優(yōu)路徑行走指示信息I₂，移動機(jī)器人對I₁中的路況信息C₁進(jìn)行判斷，得到C₁為1，說明J₂至J₃的路段無故障，則移動機(jī)器人根據(jù)I₁中最優(yōu)路徑的方向信息O₁向正東行走到下一個重要位置節(jié)點(diǎn)，如圖2所示，下一個重要位置節(jié)點(diǎn)為J₃。

步驟11，移動機(jī)器人通過RFID讀卡器自動讀取當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₃處RFID標(biāo)簽中的信息，得到當(dāng)前局部信息表，即J₃處的局部信息表，如下表所示。

步驟12，當(dāng)前局部信息表中包含了當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₃到所有子區(qū)域A1～A6的信息，移動機(jī)器人的邏輯控制端通過遍歷查找的方式得到目的地子區(qū)域A6的信息，包括目的地子區(qū)域A6相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)的區(qū)域類型T_D,以及當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₃到目的地子區(qū)域A6的行走指示信息I。

步驟13，移動機(jī)器人對提取到的區(qū)域類型T_D進(jìn)行判斷，得到當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₃與目的地子區(qū)域A6的區(qū)域類型T_D為0，說明目的地子區(qū)域A6為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₃的非臨近區(qū)域。

步驟14，目的地子區(qū)域A6為當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)J₃的非臨近區(qū)域，行走指示信息I包含最優(yōu)路徑行走指示信息I₁以及次優(yōu)路徑行走指示信息I₂，移動機(jī)器人對I₁中的路況信息C₁進(jìn)行判斷，得到C₁為0，說明J₃至J₄的路段存在故障，移動機(jī)器人根據(jù)I₂中次優(yōu)路徑的方向信息O₂向正南行走到下一個重要位置節(jié)點(diǎn)，如圖2所示，下一個重要位置節(jié)點(diǎn)為J₉。

步驟15，移動機(jī)器人通過RFID讀卡器自動讀取當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₉處RFID標(biāo)簽中的信息，得到當(dāng)前局部信息表，即J₉處的局部信息表，如下表所示。

步驟16，當(dāng)前局部信息表中包含了當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₉到所有子區(qū)域A1～A6的信息，移動機(jī)器人的邏輯控制端通過遍歷查找的方式得到目的地子區(qū)域A6的信息，包括目的地子區(qū)域A6相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)的區(qū)域類型T_D,以及當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₉到目的地子區(qū)域A6的行走指示信息I。

步驟17，移動機(jī)器人對提取到的區(qū)域類型T_D進(jìn)行判斷，得到當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₉與目的地子區(qū)域A6的區(qū)域類型T_D為0，說明目的地子區(qū)域A6為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₉的非臨近區(qū)域。

步驟18，目的地子區(qū)域A6為當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)J₉的非臨近區(qū)域，行走指示信息I包含最優(yōu)路徑行走指示信息I₁以及次優(yōu)路徑行走指示信息I₂，移動機(jī)器人對I₁中的路況信息C₁進(jìn)行判斷，得到C₁為1，說明J₉至J₁₀的路段無故障，移動機(jī)器人根據(jù)I₂中最優(yōu)路徑的方向信息O₂向東北23°方向行走到下一個重要位置節(jié)點(diǎn)，如圖2所示，下一個重要位置節(jié)點(diǎn)為J₁₀。

步驟19，移動機(jī)器人通過RFID讀卡器自動讀取當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₁₀處RFID標(biāo)簽中的信息，得到當(dāng)前局部信息表，即J₁₀處的局部信息表，如下表所示。

步驟20，當(dāng)前局部信息表中包含了當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₁₀到所有子區(qū)域A1～A6的信息，移動機(jī)器人的邏輯控制端通過遍歷查找的方式得到目的地子區(qū)域A6的信息，包括目的地子區(qū)域A6相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)的區(qū)域類型T_D,以及當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₁₀到目的地子區(qū)域A6的行走指示信息I。

步驟21，移動機(jī)器人對提取到的區(qū)域類型T_D進(jìn)行判斷，得到當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₁₀與目的地子區(qū)域A6的區(qū)域類型T_D為1，說明目的地子區(qū)域A6為當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₁₀的臨近區(qū)域。

步驟22，目的地子區(qū)域目的地A6是當(dāng)前位置節(jié)點(diǎn)J₁₀的臨近區(qū)域。行走指示信息I中僅包含著目的地子區(qū)域A6相對于當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)J₁₀的方向信息O_last與距離信息L_last，移動機(jī)器人根據(jù)O_last與L_last向東南19°方向行走2.8m到達(dá)A6區(qū)域，結(jié)束行走，完成目的地為A6的路徑優(yōu)化與導(dǎo)引過程，并告知控制中心已成功到達(dá)目的地

本發(fā)明基于RFID技術(shù)的移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法使得移動機(jī)器人能夠在根據(jù)RFID的導(dǎo)引信息進(jìn)行行走并到達(dá)指示區(qū)域，并且通過在RFID中同時保存最優(yōu)路徑和次優(yōu)路徑的行走指引信息的方式使得移動機(jī)器人能夠在最優(yōu)路徑的路段發(fā)生故障時利用次優(yōu)路徑的行走指示信息行走，提高了魯棒性。

其實(shí)現(xiàn)方案是1.在機(jī)器人將要行走的區(qū)域的重要節(jié)點(diǎn)位置放置寫有局部信息表的RFID電子標(biāo)簽，并且在機(jī)器人上安設(shè)RFID讀卡器。2.控制中心向移動機(jī)器人發(fā)送目的地子區(qū)域的標(biāo)號，移動機(jī)器人以當(dāng)前朝向?yàn)槌跏挤较虿⒀禺?dāng)前路徑開始行走直到到達(dá)一個重要位置節(jié)點(diǎn)。3.機(jī)器人通過RFID讀卡器自動讀取重要位置節(jié)點(diǎn)處RFID標(biāo)簽中的局部信息表并查表得到目的地子區(qū)域的區(qū)域類型與行走指示信息。4.移動機(jī)器人對目的地子區(qū)域進(jìn)行判斷，若目的地子區(qū)域?yàn)楫?dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)的臨近區(qū)域，則移動機(jī)器人根據(jù)行走指示信息中的方向信息與距離信息行走至目的地子區(qū)域，結(jié)束行走并完成移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法。若目的地子區(qū)域?yàn)楫?dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)的非臨近區(qū)域，執(zhí)行下一步驟。5.移動機(jī)器人對行走指示信息中的最優(yōu)路徑的路況進(jìn)行判斷，若路況為正常，則移動機(jī)器人根據(jù)最優(yōu)行走方向行走至下一個重要位置節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行下一步驟。若路況為故障，則移動機(jī)器人根據(jù)次有行走方向行走至下一重要位置節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行下一步驟。6.返回步驟3，繼續(xù)進(jìn)行移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法。

簡而言之，本發(fā)明公開的一種基于RFID技術(shù)的移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引方法，解決了移動機(jī)器人在有限室內(nèi)區(qū)域進(jìn)行有目的行走復(fù)雜度高的技術(shù)問題。其實(shí)現(xiàn)方案是：對移動機(jī)器人及行走區(qū)域初始部署；控制中心向移動機(jī)器人發(fā)送目的地子區(qū)域標(biāo)號，移動機(jī)器人開始行走并達(dá)第一重要位置節(jié)點(diǎn)；讀取當(dāng)前重要位置節(jié)點(diǎn)處RFID中局部信息表，表中有區(qū)域標(biāo)號，區(qū)域類型和行走指示信息；判斷目的地是否為當(dāng)前的臨近區(qū)域；若不是，用行走指示信息路徑規(guī)劃并行走至下一重要位置節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)路徑優(yōu)化與導(dǎo)引，完成目的地行走；若是臨近區(qū)域，依行走指示信息走至目的地，完成移動機(jī)器人路徑優(yōu)化與導(dǎo)引并告知控制中心。本發(fā)明通過在RFID標(biāo)簽中存儲行走指示信息引導(dǎo)移動機(jī)器人行走，避免了不斷最優(yōu)路徑搜索過程，簡單有效，RFID標(biāo)簽中同時存儲著最優(yōu)與次有行走信息，魯棒性更高。