[發(fā)明專利]一種基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110109148.5
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102222157A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 杜廣龍;張平;朱張斌
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發(fā)明屬于機器人預警領域，特別涉及一種基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法。

背景技術

隨著機器人技術發(fā)展越來越成熟，機器人的應用領域也不斷的擴展，然而機器人的工作環(huán)境也相應的變得越來越復雜，對于機器人在工作空間中活動會存在極大的安全危險。

為了讓機器人能感知自身與周圍環(huán)境的接觸情況，一種方法是在機器人身上安裝傳感器，實時的捕捉距離信息，但是利用傳感器不能感知機器人每一個點與周圍環(huán)境的相對位置。另一種策略是利用虛擬現(xiàn)實技術，把真實環(huán)境在計算機中重現(xiàn)，并利用快速碰撞檢測技術進行碰撞檢測。該方法只能得出機器人與環(huán)境物體的碰撞情況，不能感知機器人與物體的相對位置信息，操作員只能每次只能做試探性動作感知機器人能否進行下一步動作，這就為操作員帶來了很大的壓力，而且不直觀的信息嚴重影響操作效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種靈活而且容易實施的基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法。

為達上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法，包括如下步驟：

S1、空間的離散化，包括以下步驟：

S1-1、利用離散的方法對物體所處的空間進行擬合，得到一系列的空間單元和離散空間點，空間離散化的細度與預警域的精度需求有關。選取的空間大小比物體尺寸大，可動態(tài)調整。

S1-2、根據(jù)空間中的離散點、空間單元和空間單元邊長，運用空間坐標系，定位每一個空間單元。

S2、空間單元的分類，包括以下步驟：

S2-1、對空間中的每個空間單元，采用12個三角片組成，其中每一個面由兩個三角片構成。

S2-2、把離散化的空間單元分成兩類，一類是空間單元與物體發(fā)生相交的，用集合U^α表示，另外一類數(shù)空間單元與物體沒有發(fā)生相交，用集合U^β表示。此外，采用KDops快速碰撞檢測算法進行空間單元與物體點的相交測試，把所有與物體發(fā)生碰撞的空間單元歸集到集合U^α，與物體沒有發(fā)生碰撞的空間單元歸集到集合U^β。

S3、生成動態(tài)預警域，包括以下步驟：

S3-1、把集合U^α虛擬成一個等勢體，根據(jù)等勢體對空間中的每一個點都產生勢場的原理，計算集合U^β中的每一個空間單元與集合U^α的距離，把所有屬于同一個距離的空間單元歸集到一個集合?里。

S3-2、根據(jù)集合?生成預警域，在同一個集合?中的空間單元屬于同一級預警域。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果：

(1)、本發(fā)明基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法，可以精確地得出預警域內是否有侵入的目標，沒有侵入目標的層稱為安全層，以最外安全層的距離為保守估計距離。估計距離的精度隨著預警域的精細程度而變化。

(2)、本發(fā)明基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法，可以對任意復雜，任?意形狀的虛擬物體都有效，而且經(jīng)過了優(yōu)化算法可以使得預警域所包含的三角片數(shù)量大大減少，從而加快碰撞檢測速度與界面刷新速度。

(3)、本發(fā)明基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法，技術手段簡便易行，效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法空間離散化示意圖；

圖2是本發(fā)明基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法空間單元分類示意圖；

圖3，其中(a)給出了為本發(fā)明基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法等勢體與等勢力面的示意圖；(b)給出了為等勢線示意圖；

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例

本發(fā)明基于人工勢場法的動態(tài)預警域生成方法，包括如下步驟：

S1、空間的離散化；

S2、空間單元的分類；

S3、生成動態(tài)預警域；

如圖1所示，步驟S1包括以下步驟：

S1-1、利用離散的方法對物體所處的空間進行擬合，得到一系列的空間單元和離散空間點，空間離散化的細度與預警域的精度需求有關。選取的空間大小比物體尺寸大，可動態(tài)調整。