[發明專利]一種機器人目標追蹤的避障方法及裝置

在審

• 申請號: 201810503387.0
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108829137A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 歐勇盛;張亞輝;江國來;吳新宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;G01S15/93
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 李慶波

1.一種機器人目標追蹤的避障方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取追蹤目標的位置信息；

判斷所述追蹤目標周圍環境中是否存在障礙物；

若存在所述障礙物，則獲取所述障礙物的位姿信息，并利用所述障礙物的位姿信息，基于阻抗控制對所述機器人的追蹤路徑進行規劃，所述阻抗控制為將所述追蹤目標位置調整到一個虛擬目標位置，使所述機器人按照所述虛擬目標位置進行追蹤從而避開所述障礙物。

2.根據權利要求1所述的機器人目標追蹤的避障方法，其特征在于，所述基于阻抗控制對所述機器人的追蹤路徑進行規劃包括：

利用所述機器人與所述障礙物之間的虛擬力f(t)對所述追蹤目標的位置進行調整，將所述追蹤目標的位置X_d旋轉角度ψ后得到所述虛擬目標位置X_r；

其中，ψ＝γ(t)sgn(f_r(t))，f_t(t)為f(t)在機器人運動方向上的徑向分量，γ(t)是一個與f_t(t)相關的輔助變量，當f_t(t)趨近于零時，γ(t)也相應的趨于零。

3.根據權利要求2所述的機器人目標追蹤的避障方法，其特征在于，所述將追蹤目標位置調整到一個虛擬目標位置包括：

將所述追蹤目標的位置X_d旋轉角度ψ后得到所述虛擬目標位置為

其中，X_d＝[x_d y_d]為所述追蹤目標的位置，φ為所述機器人朝向與所述追蹤目標所在方向的角度差。

4.根據權利要求2所述的機器人目標追蹤的避障方法，其特征在于，利用超聲傳感器對所述障礙物進行探測，所述虛擬力f(t)的大小是所述機器人與所述障礙物之間的距離d的函數，所述障礙物與所述機器人之間的距離為其中，c1為環境中聲波的傳播速度，TOF為超聲信號從發送到接收的時間間隔。

5.根據權利要求4所述的機器人目標追蹤的避障方法，其特征在于，所述機器人的前面呈圓弧狀設置有八個所述超聲傳感器，相鄰兩個所述超聲傳感器的安裝角度差為25°，利用所述超聲傳感器相對于所述機器人正方向的安裝角θ_i判斷所述障礙物所在的角度。

6.根據權利要求1所述的機器人目標追蹤的避障方法，其特征在于，所述獲取追蹤目標的位置信息之后包括：

建立所述機器人的運動模型，得到所述機器人的位姿誤差方程：

其中，v為所述機器人的線速度，ω為所述機器人的角速度，φ為所述機器人朝向與所述追蹤目標所在方向的角度差，r為所述機器人與所述追蹤目標之間的距離，r_d為預設的目標追蹤安全距離，為所述機器人與追蹤位置的距離差。

7.根據權利要求6所述的機器人目標追蹤的避障方法，其特征在于，所述方法還包括：利用所述追蹤目標的位置信息生成控制指令：

利用所述機器人的運動模型設計出所述機器人的線速度為角速度為

其中，為形函數，u＝v_max為所述機器人能夠達到的最大線速度，k為大于零的比例系數。

8.根據權利要求7所述的機器人目標追蹤的避障方法，其特征在于，所述函數為：

其中，c為預設正常數，當所述距離差大于c時，當所述距離差小于c時，

9.一種機器人目標追蹤裝置，其特征在于，所述裝置包括：處理器和通信電路，所述處理器耦接所述通信電路，所述處理器在工作時執行指令，配合所述通信電路實現權利要求1至8任一項所述的目標追蹤方法。

10.一種具有存儲功能的裝置，其特征在于，所述裝置存儲有程序，所述程序被執行時實現權利要求1至8任一項所述的目標追蹤方法。