[發(fā)明專利]一種基于廣義波前算法的移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610162783.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN105652874B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜煜;張永華;宋曉帥;李強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京聯(lián)合大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于廣義波前算法的移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障方法，其特征在于：

S1由廣義波前算法以移動(dòng)機(jī)器人所在的柵格為中心柵格，對(duì)整個(gè)柵格圖進(jìn)行更新；

本基于廣義波前算法的移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障方法的非線性膨脹函數(shù)用于對(duì)雷達(dá)檢測(cè)到的車輛周圍的障礙物進(jìn)行膨脹；柵格圖采用多層次柵格圖，每層?xùn)鸥穹謩e表示事物的一種屬性；算法以移動(dòng)機(jī)器人所在的柵格為起始柵格，采用迭代方式對(duì)柵格圖中每個(gè)柵格的代價(jià)值進(jìn)行更新，并且更新柵格代價(jià)值的過(guò)程中不設(shè)定目標(biāo)點(diǎn)；

S2在更新后的柵格圖上設(shè)定多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)；

廣義波前算法中在已經(jīng)更新過(guò)代價(jià)值的柵格圖上，設(shè)定以先驗(yàn)軌跡點(diǎn)為中心點(diǎn)的多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，并且設(shè)定的目標(biāo)點(diǎn)距離車的縱向距離的大小能夠根據(jù)環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)整；

S3獲取移動(dòng)機(jī)器人所在位置到所有目標(biāo)點(diǎn)的原始避障路徑；

S4對(duì)所有原始避障路徑進(jìn)行二次路徑優(yōu)化，并輸出所有優(yōu)化后的避障路徑以及避障路徑的最小曲率半徑；

二次路徑優(yōu)化算法中，生成的優(yōu)化路徑共有左并線避障路徑、右并線避障路徑、左轉(zhuǎn)彎避障路徑、右轉(zhuǎn)彎避障路徑、原始波前避障路徑等 五種避障路徑；左并線避障路徑、右并線避障路徑采用的是余弦軌跡避障路徑；左轉(zhuǎn)彎避障路徑、右轉(zhuǎn)彎避障路徑采用的是1/4圓弧軌跡避障路徑；

S5對(duì)所有優(yōu)化后的避障路徑，求其所包含的所有柵格的總代價(jià)值的總和，并輸出總和最小的避障路徑，則該避障路徑就是二次路徑優(yōu)化算法輸出的最終的最優(yōu)避障路徑；

S6由尋線算法來(lái)解釋最優(yōu)避障路徑，并輸出移動(dòng)機(jī)器人的橫向控制量；

S7由速度判斷算法來(lái)解釋最優(yōu)避障路徑的最小曲率半徑，并輸出移動(dòng)機(jī)器人的縱向控制量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于廣義波前算法的移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障方法，其特征在于：由廣義波前算法獲取多條原始避障路徑；由二次路徑優(yōu)化算法輸出最優(yōu)避障路徑及其最小曲率半徑；由尋線算法輸出橫向控制量；由速度判斷算法輸出縱向控制量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于廣義波前算法的移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障方法，其特征在于：S1中，廣義波前算法所用的柵格圖為多層次柵格圖，每層?xùn)鸥穹謩e表示事物的一種屬性；膨脹函數(shù)采用的是非線性膨脹函數(shù)；對(duì)柵格圖中每個(gè)柵格的代價(jià)值的更新，采用的是迭代方式；廣義波前算法更新柵格代價(jià)值的起始柵格為移動(dòng)機(jī)器人所在的柵格，并且更新柵格代價(jià)值的過(guò)程中不設(shè)定目標(biāo)點(diǎn)；在已經(jīng)更新過(guò)代價(jià)值的柵格圖上，設(shè)定以先驗(yàn)軌跡點(diǎn)為中心點(diǎn)的多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)；設(shè)定的目標(biāo)點(diǎn)距離車的縱向距離的大小能夠根據(jù)環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)整；同時(shí)生成多條避障路徑，并對(duì)這些避障路徑進(jìn)行二次路徑優(yōu)化，然后從這些優(yōu)化后的避障路徑中選出最優(yōu)的避障路徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于廣義波前算法的移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障方法，其特征在于：S2中，二次路徑優(yōu)化算法生成的優(yōu)化路徑共有左并線避障路徑、右并線避障路徑、左轉(zhuǎn)彎避障路徑、右轉(zhuǎn)彎避障路徑、原始波前避障路徑等 五 種避障路徑；并線避障路徑采用的是余弦軌跡避障路徑；轉(zhuǎn)彎避障路徑采用的是1/4圓弧軌跡壁障路徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于廣義波前算法的移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障方法，其特征在于：S6中，采用尋線算法來(lái)確定橫向控制量，從而控制移動(dòng)機(jī)器人的橫向運(yùn)動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于廣義波前算法的移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)避障方法，其特征在于：S7中，采用速度判斷算法來(lái)判定當(dāng)前能夠允許的最大行駛速度，從而控制移動(dòng)機(jī)器人的縱向運(yùn)動(dòng)。