一種機(jī)器人避障軌跡規(guī)劃方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種機(jī)器人避障軌跡規(guī)劃方法，基于速度驅(qū)動(dòng)獲取機(jī)器人無碰軌跡的速度向量場是通過控制機(jī)器人的運(yùn)行速度實(shí)現(xiàn)無碰運(yùn)動(dòng)的，主要包括吸引速度向量場，排斥速度向量場和環(huán)繞速度向量場在有障礙物的環(huán)境下，機(jī)器人按照一定的算法獲取從初始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的無碰撞運(yùn)動(dòng)軌跡。本發(fā)明專利技術(shù)使用掃掠球法對(duì)機(jī)器人與障礙物進(jìn)行簡化，計(jì)算二者的最短距離，通過建立基于人工勢(shì)場的速度向量場算法得到無碰軌跡，并用指數(shù)速度場對(duì)其速度進(jìn)行優(yōu)化。

Obstacle avoidance path planning method for robot

The invention discloses a method for obstacle avoidance and path planning of a robot, robot speed drive gets no velocity vector field collision path is by controlling the speed of robot collision free motion based on including suction velocity vector field, velocity vector field and surround the rejection speed vector field in the obstacle environment, robot according to the algorithm of collision free trajectory from the initial point to the target point. The invention uses swept sphere method of the robot and the obstacle is simplified, the shortest distance calculation of the two, through the establishment of velocity vector field algorithm based on artificial potential field are collision free path and velocity field of the speed index optimization.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種機(jī)器人避障軌跡規(guī)劃方法，屬于機(jī)器人控制

技術(shù)介紹
目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人遠(yuǎn)程控制可以使操作人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)性的操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)集成控制，提高經(jīng)濟(jì)效益。移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵要求就是避障，避障是指移動(dòng)機(jī)器人根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物體時(shí)，按照一定的方法進(jìn)行有效地避障，最后達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)。那么如何規(guī)劃避障路線就成了研究的關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本專利技術(shù)提供一種機(jī)器人避障軌跡規(guī)劃方法。技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種機(jī)器人避障軌跡規(guī)劃方法，包括如下步驟：步驟一：計(jì)算吸引速度向量場，吸引速度向量場保證機(jī)器人始終朝向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，吸引速度的設(shè)定通常與機(jī)器人、障礙物間的最小距離相關(guān)；在機(jī)器人進(jìn)行一般避碰任務(wù)時(shí)，將吸引速度設(shè)定為恒定速度Vs，吸引速度的方向?yàn)椋浩渲校瑸槭冀K由機(jī)器人當(dāng)前位置PR指向目標(biāo)點(diǎn)PG的向量；步驟二：計(jì)算排斥速度向量場，排斥速度向量場保證機(jī)器人不與障礙物發(fā)生碰撞；其中，α、β為排斥系數(shù)，e為自然底數(shù)，do為機(jī)器人與障礙物的最近距離，θrep為其方向角，使用指數(shù)規(guī)律變化的排斥速度向量場，機(jī)器人進(jìn)入排斥場時(shí)可避免速度突變，接近障礙物時(shí)能以排斥速度避開障礙物；步驟三：當(dāng)機(jī)器人、障礙物、目標(biāo)點(diǎn)在一條直線上時(shí)，吸引速度和排斥速度可能相互抵消，機(jī)器人會(huì)停滯在某個(gè)中間點(diǎn)；為避免這種局部最小問題，同時(shí)提高機(jī)器人的避障速度，提出環(huán)繞速度向量場如下：其中，θT＝θrep±90°。有益效果：本專利技術(shù)提供的一種機(jī)器人避障軌跡規(guī)劃方法，在有障礙物的環(huán)境下，機(jī)器人按照一定的算法獲取從初始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的無碰撞運(yùn)動(dòng)軌跡。本專利技術(shù)使用掃掠球法對(duì)機(jī)器人與障礙物進(jìn)行簡化，計(jì)算二者的最短距離，通過建立基于人工勢(shì)場的速度向量場算法得到無碰軌跡，并用指數(shù)速度場對(duì)其速度進(jìn)行優(yōu)化。具體實(shí)施方式一種機(jī)器人避障軌跡規(guī)劃方法，包括如下步驟：步驟一：計(jì)算吸引速度向量場，吸引速度向量場保證機(jī)器人始終朝向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，吸引速度的設(shè)定通常與機(jī)器人、障礙物間的最小距離相關(guān)；在機(jī)器人進(jìn)行一般避碰任務(wù)時(shí)，將吸引速度設(shè)定為恒定速度Vs，吸引速度的方向?yàn)椋浩渲校瑸槭冀K由機(jī)器人當(dāng)前位置PR指向目標(biāo)點(diǎn)PG的向量；步驟二：計(jì)算排斥速度向量場，排斥速度向量場保證機(jī)器人不與障礙物發(fā)生碰撞；其中，α、β為排斥系數(shù)，e為自然底數(shù)，do為機(jī)器人與障礙物的最近距離，θrep為其方向角，使用指數(shù)規(guī)律變化的排斥速度向量場，機(jī)器人進(jìn)入排斥場時(shí)可避免速度突變，接近障礙物時(shí)能以排斥速度避開障礙物；步驟三：當(dāng)機(jī)器人、障礙物、目標(biāo)點(diǎn)在一條直線上時(shí)，吸引速度和排斥速度可能相互抵消，機(jī)器人會(huì)停滯在某個(gè)中間點(diǎn)；為避免這種局部最小問題，同時(shí)提高機(jī)器人的避障速度，提出環(huán)繞速度向量場如下：其中，θT＝θrep±90°。以上所述僅是本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種機(jī)器人避障軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一：計(jì)算吸引速度向量場，吸引速度向量場保證機(jī)器人始終朝向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，吸引速度的設(shè)定通常與機(jī)器人、障礙物間的最小距離相關(guān)；在機(jī)器人進(jìn)行一般避碰任務(wù)時(shí)，將吸引速度設(shè)定為恒定速度Vs，吸引速度的方向?yàn)椋浩渲校瑸槭冀K由機(jī)器人當(dāng)前位置PR指向目標(biāo)點(diǎn)PG的向量；步驟二：計(jì)算排斥速度向量場，排斥速度向量場保證機(jī)器人不與障礙物發(fā)生碰撞；其中，α、β為排斥系數(shù)，e為自然底數(shù)，do為機(jī)器人與障礙物的最近距離，θrep為其方向角，使用指數(shù)規(guī)律變化的排斥速度向量場，機(jī)器人進(jìn)入排斥場時(shí)可避免速度突變，接近障礙物時(shí)能以排斥速度避開障礙物；步驟三：當(dāng)機(jī)器人、障礙物、目標(biāo)點(diǎn)在一條直線上時(shí)，吸引速度和排斥速度可能相互抵消，機(jī)器人會(huì)停滯在某個(gè)中間點(diǎn)；為避免這種局部最小問題，同時(shí)提高機(jī)器人的避障速度，提出環(huán)繞速度向量場如下：Δxrep=-sign(cos(θrep))·∞Δyrep=-sign(sin(θrep))·∞,do<robsΔxrep=-β·[e[(R-do)/10-1]+e[a·(R-do)′/10-1]]·cos(θT)Δyrep=-β·[e[(R-do)/10-1]+e[a·(R-do)′/10-1]]·sin(θT),robs≤do≤RΔxrep=Δyrep=0,do>R]]>其中，θT＝θrep±90°。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種機(jī)器人避障軌跡規(guī)劃方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一：計(jì)算吸引速度向量場，吸引速度向量場保證機(jī)器人始終朝向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，吸引速度的設(shè)定通常與機(jī)器人、障礙物間的最小距離相關(guān)；在機(jī)器人進(jìn)行一般避碰任務(wù)時(shí)，將吸引速度設(shè)定為恒定速度Vs，吸引速度的方向?yàn)椋浩渲校瑸槭冀K由機(jī)器人當(dāng)前位置PR指向目標(biāo)點(diǎn)PG的向量；步驟二：計(jì)算排斥速度向量場，排斥速度向量場保證機(jī)器人不與障礙物發(fā)生碰撞；其中，α、β為排斥系數(shù)，e為自然底數(shù)，do為機(jī)器人與障礙物的最近距離，θrep為其方向角，使用指數(shù)規(guī)律變化的排斥速度向量場，機(jī)器人進(jìn)入排斥場時(shí)可避免速度突變，接近障礙物時(shí)能以排斥速度避開障礙物；步驟三：當(dāng)機(jī)器人、障礙物、目標(biāo)點(diǎn)在一條直線上時(shí)，吸引速度和排斥速度可能相互抵消，機(jī)器人會(huì)停滯在某個(gè)中間點(diǎn)；為避免這種局部最小問題，同時(shí)提高機(jī)器人的避障速度，提出環(huán)繞速度向量場如下：Δxrep=-sign(cos(θrep))&Ce...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：錢進(jìn)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇華航威泰機(jī)器人科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32