北京航空航天大学科技成果——基于连续帧的导盲仪组合路径规划

北京航空航天大学科技成果——基于连续帧的导盲

仪组合路径规划

项目简介

盲人由于先天或后天的生理原因而丧失了视觉，大部分盲人群体期望智能仪器能够帮助他们解决出行困难问题。近年来，国内外研制出的导盲仪种类繁多，如导盲机器人、智能手杖、穿戴式导盲设备等，其中穿戴式导盲设备凭借其更直观的感知方式、更方便的携带方式以及更好的用户体验已经成为现今导盲仪研究的主流方向。

在导盲仪的设计过程中，除了解决环境元素的探测与定位导航问题，对于如何在存在障碍物区域内找出一条安全快捷道路的研究也十分必要。现有的大多数导盲仪只具备单一的避障能力，不具备完整的路径规划功能，导盲仪的路径规划算法是当今导盲仪研发的重要技术发展方向。

路径规划问题的研究主要分为全局方法、局部方法以及组合方法三种。在实际应用中，导盲仪需要引导盲人沿着可行区域（盲道、无障碍道路等）行走一段较长距离、并到达目的地，故单独的全局方法和局部方法并不适用于导盲仪路径规划。组合路径规划结合了全局和局部方法的优点，能够在进行实时的局部规划的同时，到达全局目的地。然而，大多数组合路径规划算法直接将全局规划得到的粗略路径点作为局部规划的目标点，导致引导盲人的行走轨迹过于生硬，异于正常人行走规则，不符合人体工程学；另外，针对导盲仪的不同导盲需求，尚未有功能较为完整的导盲仪路径规划系统，故上述方法均并

不适用于导盲仪路径规划。为克服现有方法在未知环境下的导盲仪实时路径规划中不适用的缺陷，本成果提供一种基于连续帧的导盲仪组合路径规划。

技术描述

基于连续帧的导盲仪组合路径规划，用于导盲设备，为引导盲人在躲避障碍物的前提下、跟随盲道行走、并最终到达目的地提供必要基础，尤其适用于未知环境下的实时导盲任务。

在双目相机拍摄的每一帧通过对全局路径的预瞄跟踪来确定局部规划目标点，根据相机实时检测到的环境信息进行局部路径规划，输出行走方向误差角来诱导盲人行走，直到达到全局目标点。在局部路径规划中，首先对当前帧的环境信息进行栅格可视化，然后使用A*算法进行局部路径规划，最后采用二次加权的路径转换方法计算当前帧行走方向与局部规划路径的角度偏差，作为诱导盲人行走控制器的输入信息。

与现有技术相比的优点在于：

1、与现有的已知环境下的全局路径规划算法相比，能够根据盲人当前位置和行走状况做出实时的决策和控制，在诱导盲人趋于目的地行走的同时，能够安全、有效地避障，并且无冗余信息存储等问题，提高了导盲算法的适用性。

2、与现有的未知环境下的局部路径规划算法相比，在计算局部路径的过程中综合考虑多种环境信息，能够实现引导盲人在躲避障碍物的前提下、尽量跟随盲道、最终到达目的地的多目标导盲任务。

3、与现有的组合路径规划算法相比，构建了较完整的导盲仪路径规划系统，整体路径规划方法合理、可行且高效，另外，在实现导盲仪需求的同时，能够引导盲人以较为自然的行走轨迹行走。

知识产权

已获国家发明专利。

意向合作方式

技术转让、技术许可、作价投资。