[發(fā)明專利]一種仿水黽捕食的機器人運動方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201611005729.3
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN108073165A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權）人: 陽光暖果（北京）科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種機器人的運動方法，應用于移動機器人運動控制領域。該方法包括以下步驟：首先計算到達目標位置的距離，然后根據(jù)距離長短將運動過程分成n段，每段移動前校準一次方向。因此除了需要重新設定目的地的情況外，機器人在行進完一段距離后，無需外界發(fā)送頻繁的控制指令即可自動完成下一段距離的移動；由于無需每次精準轉(zhuǎn)向就能使機器人到達指定位置，這使得在計算資源非常短缺的系統(tǒng)上也能實現(xiàn)上述過程。另外，分段移動的過程也有利于機器人應對跟隨目標突然移動或運動過程中突然出現(xiàn)障礙物的狀況。

技術領域

本發(fā)明涉及自動控制及機器人仿生學領域，具體為一種機移動器人的運動控制方法。

背景技術

機器人是一個集環(huán)境感知，動態(tài)決策與規(guī)劃，行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中了傳感器技術，機械工程，電子工程，計算機工程，自動化控制工程以及人工智能等多學科的研究成果。其中，移動機器人是一個對外界環(huán)境高度開放的智能系統(tǒng)，能夠在執(zhí)行預先給定的任務指令的同時，根據(jù)行進中不斷感知到的周圍環(huán)境信息，自主地做出各種決策，自動避開障礙物，引導自身安全地行駛到指定目標位置。

移動機器人運動控制算法主要是PID控制算法和模糊邏輯控制算法。由于PID控制在實際系統(tǒng)中存在控制參數(shù)難以調(diào)整、模糊控制存在難以建立完善的推理規(guī)則等問題，移動機器人運動控制算法有待進一步發(fā)展。

在水黽捕食的過程中，水黽利用三對足感應波紋發(fā)散情況，確定昆蟲的大致方位，感應波紋強度，確定昆蟲的大致距離，通過三對足的滑動他們可以在水面上跳躍前進，昆蟲較遠時，可以多次做30至40厘米高或遠的跳躍，在高達1.5米/秒的速度下，成功捕捉食物。水黽跳躍的次數(shù)與目標距離相關，且每次跳躍的距離之間符合一定規(guī)律，跳躍的距離總是從小到大，然后再從大到小，在中間階段移動的距離總是最大。

本發(fā)明就是受水黽的捕食過程啟發(fā)，將其運動規(guī)律應用到移動機器人運動控制中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明受水黽捕食啟發(fā)，將水黽捕食運動規(guī)律應用于移動機器人運動控制中，負責控制機器人前往指定位置。

本發(fā)明涉及自動控制及機器人仿生學領域，將水黽捕食過程中分段跳躍的規(guī)律應用于機器人運動控制中。由于分段移動的特性，使得機器人只需要在每個分段移動前主動發(fā)送一些控制指令，同時分成多段進行方向調(diào)整也能降低到達目標位置的誤差，另外分成多個階段有利于機器人跟隨移動目標或者應對突然出現(xiàn)障礙物的情況。

本發(fā)明采用的技術方案為：首先等待出目標位置，獲得目標位置后計算到達目標位置的距離，然后將到目標位置的過程分成多個分段，分段的距離大小遵循從小到達，再從大到小的原則，中間處取最大。再分別完成各個分段的路程，在每段移動前調(diào)整一次角度，如遇到要重新規(guī)劃目的地的情況，則終止當前移動過程，等待給出新的目的地。本發(fā)明的技術方案總流程圖如圖1所示。

本發(fā)明實現(xiàn)步驟如下：

(1)等待給出需要前往的下一位置節(jié)點，如果獲得位置節(jié)點則執(zhí)行步驟(2)；

(2)判斷新位置節(jié)點到上次給出的位置節(jié)點的距離是否大于閾值r，如果大于則執(zhí)行步驟(3)，否則執(zhí)行步驟(4)；

(3)根據(jù)給出的位置節(jié)點坐標和自身坐標計算出需要移動的總距離D，并將移動過程分段，分段數(shù)目為n，各分段長度分別為d1，d2，…，dn，執(zhí)行步驟(5)；

(4)對剩余未走完的分段長度微調(diào)，使調(diào)整后的各分段長度之等于到達新位置節(jié)點的距離D′，執(zhí)行步驟(5)；

(5)校準方向，執(zhí)行未完成分段中的第一個分段的移動，如果遇到需要重新設定目的地的情況，或走完分段則停止移動，執(zhí)行步驟(6)；