贴边路径生成方法、装置、设备、清洁机器人及存储介质与流程

本技术涉及路径规划领域，尤其涉及贴边路径生成方法、装置、设备、清洁机器人及存储介质。

背景技术：

1、清洁机器人，是近年来随着科技进步所衍生的一种代替人类进行卫生清洁的机器人。清洁机器人包括机身、处理器、电机、驱动轮、定位传感器以及各种清洁组件等部件，用于实现清洁机器人的自动行走与定位，以及对脏污区域的处理。

2、清洁机器人在执行清扫任务时，会在清扫完内部区域后，根据单独规划的贴边路径对边界区域进行补充清扫，从而保证贴边清扫的干净度。由于清扫区域的边界轮廓点存在噪音和误差，缺乏一致性，会导致规划出来的贴边路径呈现出波浪的形状，来回摇摆，整体平滑度不够。

技术实现思路

1、本技术提供贴边路径生成方法、装置、设备、清洁机器人及存储介质，以解决清扫区域的边界轮廓点缺乏一致性导致的贴边路径整体平滑度不够的技术问题。

2、第一方面，提供一种贴边路径生成方法，包括：

3、获取目标区域对应的原始贴边路径，所述目标区域为当前待规划贴边路径的区域，所述原始贴边路径包括所述目标区域的多个有序边界点；

4、基于所述多个有序边界点，对所述原始贴边路径进行平滑处理，得到所述目标区域对应的平滑贴边路径，所述平滑贴边路径包括首尾相连的多段曲线贴边路径；

5、对所述多段曲线贴边路径的路径控制点进行优化，使得所述多段曲线贴边路径中的相邻两段曲线贴边路径向同一侧弯曲，得到所述目标区域的规划贴边路径，所述路径控制点用于控制所述曲线贴边路径的弯曲方向和形状。

6、在该技术方案中，通过获取目标区域对应的原始贴边路径，原始贴边路径包括目标区域的多个有序边界点，然后基于原始贴边路径上的多个有序边界点，对原始贴边路径进行平滑处理，得到目标区域对应的平滑贴边路径，平滑贴边路径包括首尾相连的多段曲线贴边路径，实现了对贴边路径的局部优化，使得贴边路径中的局部路径为平滑曲线；再对平滑贴边路径上的多段曲线贴边路径的路径控制点进行优化，使得多段曲线贴边路径中的相邻两段曲线贴边路径向同一侧弯曲，得到目标区域的规划贴边路径，实现了对贴边路径的整体优化，通过对平滑贴边路径上的多段曲线贴边路径的路径控制点进行优化，使平滑贴边路径相邻两段曲线贴边路径向同一侧弯曲，能够使得贴边路径中的相邻两段局部路径的弧度变小，呈现局部路径拉直效果，从而使得贴边路径整体弧度变小而更为平缓，因而贴边路径的整体平滑度更高。

7、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对所述多段曲线贴边路径的路径控制点进行优化，使得所述多段曲线贴边路径中的相邻两段曲线贴边路径向同一侧弯曲，得到所述目标区域的规划贴边路径，包括：构建有关于路径控制点的优化目标函数，所述优化目标函数以路径控制点为自变量，所述优化目标函数用于提升路径的整体平滑度；将所述多段曲线贴边路径的路径控制点，作为所述优化目标函数中的自变量的初始解，并确定所述自变量的最优解，得到新的路径控制点，所述最优解使得所述优化目标函数的函数值最小；根据所述新的路径控制点，生成所述规划贴边路径。通过将路径平滑建模为对路径控制点的优化问题，并构建优化目标函数，求解优化目标函数的最优解，能够实现对贴边路径的准确优化。

8、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述优化目标函数为有关于路径控制点的非线性函数。优化目标函数为有关于路径控制点的非线性函数，相当于以非线性的方式实现对路径的优化，更符合路径规划的特点，从而有助于提升贴边路径优化的合理性。

9、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述优化目标函数包括平滑度优化目标函数和运动约束目标函数，所述优化目标函数的函数值基于所述平滑度优化目标函数的函数值和所述运动约束目标函数的函数值得到，所述平滑度优化目标函数用于优化路径的整体平滑度，所述运动约束函数用于约束路径上的速度和加速度。通过设置路径平滑度和运动学两个方面的优化目标，能够使得最终优化得到的路径更合理。

10、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述平滑度优化目标函数为：

11、

12、其中，fs为平滑度优化目标函数的函数值，qi+1、qi以及qi-1为前后相邻的三个路径控制点的位置向量，pb为所述曲线贴边路径对应的曲线的阶数。

13、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述运动约束目标函数包括：

14、

15、

16、其中，fv(vt)为速度曲线函数的函数值，fa(va)为加速度曲线函数的函数值，vmax和amax分别为预设的最大速度和最大加速度，vt和at分别为曲线贴边路径上的速度和加速度，vt和at基于曲线贴边路径的路径控制点得到。

17、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述优化目标函数的函数值为对所述平滑度优化目标函数的函数值和所述运动约束目标函数的函数值进行加权求和得到。通过为路径平滑度和运动学这两个方面的优化目标设置权重，能够使得最终优化得到的路径更合理。

18、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述基于所述多个有序边界点，对所述原始贴边路径进行平滑处理，得到所述目标区域对应的平滑贴边路径，包括：对所述多个有序边界点进行曲线拟合，得到所述平滑贴边路径。通过曲线拟合的方式，能够实现对贴边路径的局部优化处理。

19、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对所述多个有序边界点进行曲线拟合，得到所述平滑贴边路径，包括：对所述多个有序边界点进行b样条曲线拟合，得到所述平滑贴边路径。基于b样条曲线对多个有序边界点进行曲线拟合，能够使得拟合得到的贴边路径更光滑，且与原始贴边路径的形似度更高。

20、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述获取目标区域对应的原始贴边路径，包括：获取所述目标区域对应的目标三维点云数据，所述目标三维点云数据用于表征所述目标区域；从所述目标三维点云数据中，提取表示所述目标区域的轮廓的三维点云数据，得到所述目标区域对应的多个边界点；对所述多个边界点进行排序，得到所述目标区域对应的原始贴边路径。通过获取目标区域的三维点云数据并提取表征轮廓的三维点云数据作为目标区域的边界点，然后对边界点进行排序，能够得到目标区域的初始路径。

21、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述从所述目标三维点云数据中，提取表示所述目标区域的轮廓的三维点云数据，得到多个边界点，包括：基于滚球法，从所述目标三维点云数据中，提取表示目标区域的轮廓的三维点云数据，得到所述目标区域对应的多个边界点。基于滚球法提取表示目标区域的轮廓的三维点云数据，能够实现对目标区域的边界点的快速提取。

22、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述获取所述目标区域对应的目标三维点云数据，包括：获取包含所述目标区域的三维点云数据；对所述三维点云数据进行目标分割，得到所述目标三维点云数据。

23、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述获取包含所述目标区域的三维点云数据，包括：获取包含所述目标区域的深度图像；对所述深度图像中的每个像素点进行坐标转换，得到所述包含所述目标区域的三维点云数据。

24、第二方面，提供一种贴边路径生成装置，包括：

25、路径获取模块，用于获取目标区域对应的原始贴边路径，所述目标区域为当前待规划贴边路径的区域，所述原始贴边路径包括所述目标区域的多个有序边界点；

26、路径平滑模块，用于基于所述多个有序边界点，对所述原始贴边路径进行平滑处理，得到所述目标区域对应的平滑贴边路径，所述平滑贴边路径包括首尾相连的多段曲线贴边路径；

27、路径优化模块，用于对所述多段曲线贴边路径的路径控制点进行优化，使得所述多段曲线贴边路径中的相邻两段曲线贴边路径向同一侧弯曲，得到所述目标区域的规划贴边路径，所述路径控制点用于控制所述曲线贴边路径的弯曲方向和形状。

28、第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器以及一个或多个处理器，所述存储器连接至所述一个或多个处理器，一个或多个处理器用于执行存储在存储器中的一个或多个计算机程序，一个或多个处理器在执行一个或多个计算机程序时，使得该计算机设备实现上述第一方面的贴边路径生成方法。

29、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序包括程序指令，上述程序指令当被处理器执行时使上述处理器执行上述第一方面的贴边路径生成方法。

30、第五方面，提供一种清洁机器人，包括移动本体和清洁机械臂，所述移清洁机器人用于执行上述第一方面的贴边路径生成方法，所述规划贴边路径为所述清洁机械臂清洁所述目标区域的贴边路径。

31、本技术可以实现如下技术效果：实现了对贴边路径的整体优化，通过对平滑贴边路径上的多段曲线贴边路径的路径控制点进行优化，使平滑贴边路径相邻两段曲线贴边路径向同一侧弯曲，能够使得贴边路径中的相邻两段局部路径的弧度变小，呈现局部路径拉直效果，从而使得贴边路径整体弧度变小而更为平缓，因而贴边路径的整体平滑度更高。