[發明專利]一種基于純追蹤模型的自動歸位椅子路徑跟蹤方法

在審

• 申請號: 201811276422.6
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109557914A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 倪良正;張敘俊;朱志華;黎啟坤
• 申請（專利權）人: 浙江圣奧家具制造有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于純追蹤模型的自動歸位椅子路徑跟蹤方法，它包括以下步驟：(a)獲取預設的全局路徑，讀取自動歸位椅子在當前路徑的形走模式；(b)讀取所述自動歸位椅子當前在局部代價地圖上的位置信息，計算其在全局路徑上的位置并獲取局部目標點集；(c)處理所述自動歸位椅子的起點位姿，計算所述自動歸位椅子當前位置的偏航角和局部目標點集之間的角度偏差并對其取平均值，再利用純追蹤模型跟蹤預設的全局路徑；(d)不停地判斷所述自動歸位椅子有沒有到達目標點位姿。而且該方法控制思路簡單，計算量小，易于計算機編程實現，保證了一定程度上的安全性和穩定性，適合在工業上使用。

技術領域

本發明屬于自動歸位椅子領域，涉及一種路徑跟蹤方法，具體涉及一種基于純追蹤模型的自動歸位椅子路徑跟蹤方法。

背景技術

路徑跟蹤(追蹤)的目的是讓移動自動歸位椅子能夠自主地生成一系列連續平滑的速度指令，使其在允許的跟蹤誤差范圍內一直沿著預先給定的路徑行走，安全地到達目標點位置。

目前常用的跟蹤算法主要分為兩大類：基于控制理論和基于幾何學控制。經典的基于控制理論的方法有：PID控制、模糊控制、滑模控制、李雅普諾夫控制、模型預測控制等等。這類方法的一般步驟是：分析自動歸位椅子的運動學模型，設計一個合理的控制器，求解控制率。它們往往有很強的理論基礎，穩定性證明，但是這些方法通常都面臨調參的壓力，一些關鍵性的參數直接影響著系統的穩定性和魯棒性，通常需要更多的計算開銷才能獲得理想的效果。相對于控制理論方法，基于幾何學的控制，因其思路簡單，易于計算機實現，物理意義顯著等特點，在移動自動歸位椅子領域備受歡迎。它主要探索的是移動自動歸位椅子位置和預設路徑之間的幾何關系，而沒有復雜的控制理論知識。經典的方法主要有：純追蹤、向量追蹤、CF追蹤等等。其中純追蹤是以一段圓弧來擬合自動歸位椅子當前位置和前向距離的位置，通過計算路徑的曲率，連續產生一組線速度和角速度來驅動自動歸位椅子追尋路徑上的點。

上述算法都能很好地跟蹤直線和曲線，且能保證跟蹤誤差最終收斂于一個可容忍的小常數。但是這些算法都沒有考慮自動歸位椅子的起點和終點的位姿，這會直接或間接影響某些重要功能的實現，；而且對于分段直線的拐彎點處也沒有考慮安全性，而是直接越彎經過，這個過程沒法進行安全保障。而自動歸位椅子是面向商用領域的，它跟蹤算法所處的環境一般是工廠車間、倉庫等且工作時間通常很長，具有功能相對單一、穩定性和安全性要求極高。

發明內容

本發明目的是為了克服現有技術的不足而提供一種基于純追蹤模型的自動歸位椅子路徑跟蹤方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于純追蹤模型的自動歸位椅子路徑跟蹤方法，它包括以下步驟：

(a)獲取預設的全局路徑，讀取自動歸位椅子在當前路徑的形走模式；所述形走模式為走直線模式或拐圓弧模式；

(b)讀取所述自動歸位椅子當前在局部代價地圖上的位置信息，計算其在全局路徑上的位置并獲取局部目標點集；

(c)處理所述自動歸位椅子的起點位姿，計算所述自動歸位椅子當前位置的偏航角和局部目標點集之間的角度偏差并對其取平均值，再利用純追蹤模型跟蹤預設的全局路徑；

(d)不停地判斷所述自動歸位椅子有沒有到達目標點位姿，計算當前自動歸位椅子偏航角和目標點偏航角之差，計算角速度使所述自動歸位椅子朝設定的偏航角旋轉即可。

優化地，步驟(a)中，當所述形走模式為走直線模式時，遍歷所述全局路徑，計算其相鄰兩點(x_i,y_i)(x_i+1,y_i+1)之間的斜率式中i＝1,…,size(global_path)，計算斜率角度差β_i＝atan(k_i)；遍歷角度差，當β_i>α時確定當前點為轉彎點，式中α是允許角度偏差的容忍度。