[發(fā)明專利]機(jī)器人在危險(xiǎn)工作環(huán)境中的態(tài)勢評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910228230.6
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN109977536B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于星橦;孫朝岳;李金龍;鄧文杰;鮮文瀚;陳俊羽;姜博文;鄭非;戢凱文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

1.一種機(jī)器人在危險(xiǎn)工作環(huán)境中的態(tài)勢評估方法，其特征在于，包括：預(yù)先建立三維地圖，在三維地圖上定義若干個(gè)位置點(diǎn)，評估過程包括離線計(jì)算與在線計(jì)算兩部分；

所述離線計(jì)算時(shí)，獲取當(dāng)前位置的坐標(biāo)信息、危險(xiǎn)源的危害半徑及機(jī)器人的威脅半徑，根據(jù)獲取到的上述信息來計(jì)算當(dāng)前位置的危險(xiǎn)系數(shù)與威脅系數(shù)；

所述在線計(jì)算時(shí)，獲取危險(xiǎn)源所在位置、危險(xiǎn)源的危害半徑與最大運(yùn)動速度、機(jī)器人所在位置、機(jī)器人的威脅半徑與最大運(yùn)動速度，根據(jù)獲取到的上述信息來計(jì)算目標(biāo)位置的危險(xiǎn)系數(shù)、威脅系數(shù)、機(jī)器人協(xié)作系數(shù)與薄弱系數(shù)；

根據(jù)離線計(jì)算和/或在線計(jì)算結(jié)果，獲得三維地圖上各個(gè)位置點(diǎn)的態(tài)勢評估結(jié)果，從而得到態(tài)勢圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人在危險(xiǎn)工作環(huán)境中的態(tài)勢評估方法，其特征在于，所述離線計(jì)算時(shí)，計(jì)算當(dāng)前位置的危險(xiǎn)系數(shù)的步驟包括：

將獲取到的當(dāng)前位置的坐標(biāo)信息記為(x,y,z)，危險(xiǎn)源的危害半徑記為r；

以(x,z)為圓心，r為外半徑，構(gòu)建一個(gè)圓形區(qū)域，在圓形區(qū)域均勻取m＝2*r*5個(gè)點(diǎn)，并獲取m個(gè)點(diǎn)的位置信息；

假設(shè)這m個(gè)位置點(diǎn)均存在危險(xiǎn)源，逐一判斷這m個(gè)位置點(diǎn)是否能危害到當(dāng)前位置，若當(dāng)前位置在一個(gè)位置點(diǎn)的危害半徑r以內(nèi)，認(rèn)為能夠危害到當(dāng)前位置，則對當(dāng)前位置的危險(xiǎn)系數(shù)+1，最終結(jié)果即為當(dāng)前位置的危險(xiǎn)系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)器人在危險(xiǎn)工作環(huán)境中的態(tài)勢評估方法，其特征在于，所述離線計(jì)算時(shí)，計(jì)算當(dāng)前位置的威脅系數(shù)的步驟包括：

將獲取到的當(dāng)前位置的坐標(biāo)信息記為(x,y,z)，機(jī)器人的威脅半徑記為r'；

以(x,z)為圓心，r'為外半徑，構(gòu)建一個(gè)圓形區(qū)域，在圓形區(qū)域均勻取k個(gè)點(diǎn)，并獲取k個(gè)點(diǎn)的位置信息；

假設(shè)這k個(gè)位置點(diǎn)均存在機(jī)器人，逐一判斷這k個(gè)位置點(diǎn)是否能威脅到當(dāng)前位置，若當(dāng)前位置在一個(gè)位置點(diǎn)的威脅半徑r'以內(nèi)，認(rèn)為能夠威脅到當(dāng)前位置，則將相應(yīng)位置的危險(xiǎn)系數(shù)加入到當(dāng)前位置的威脅系數(shù)中，最終結(jié)果即為當(dāng)前位置的威脅系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人在危險(xiǎn)工作環(huán)境中的態(tài)勢評估方法，其特征在于，所述在線計(jì)算時(shí)，計(jì)算目標(biāo)位置的危險(xiǎn)系數(shù)的步驟包括：

將危險(xiǎn)源所在位置記為(x1,y1,z1)，危險(xiǎn)源的危害半徑記為r1，危險(xiǎn)源的最大運(yùn)動速度記為v1，機(jī)器人的最大移動速度記為v2，設(shè)置參數(shù)t為時(shí)間長度；則v1t為危險(xiǎn)源在t時(shí)間內(nèi)最大移動距離，v2t為機(jī)器人在t時(shí)間內(nèi)最大移動距離，(v2-v1)t為機(jī)器人在靠近危險(xiǎn)源時(shí)，t時(shí)間內(nèi)的距離差；

以(x1,z1)為圓心，若(v2-v1)t0，則以(v2-v1)t+r1為半徑構(gòu)建一個(gè)圓形區(qū)域；否則，以r1為半徑構(gòu)建一個(gè)圓形區(qū)域；圓形區(qū)域內(nèi)的所有二維點(diǎn)對應(yīng)的三維位置，即為需要計(jì)算危險(xiǎn)系數(shù)的目標(biāo)位置；

記任一個(gè)目標(biāo)位置的坐標(biāo)信息為(m1,n1,s1)，計(jì)算目標(biāo)位置與危險(xiǎn)源所在位置之間的距離D1，則目標(biāo)位置距離危險(xiǎn)源所在位置的威脅半徑為r1-D1；結(jié)合(v1-v2)t，當(dāng)(v1-v2)t0，取(v1-v2)t＝0，否則保留原值；以置(m1,s1)為圓心，r1-D1+(v1-v2)t為半徑構(gòu)建一個(gè)圓形區(qū)域，取圓形區(qū)域各二維點(diǎn)對應(yīng)的三維位置為待計(jì)算位置，逐一計(jì)算這些待計(jì)算位置是否能被危險(xiǎn)源危害到，如果一個(gè)待計(jì)算位置在危險(xiǎn)源的危害半徑r1以內(nèi)，認(rèn)為能夠被危險(xiǎn)源危害到，則對目標(biāo)位置的危險(xiǎn)系數(shù)+1，最終計(jì)算結(jié)果為即目標(biāo)位置的危險(xiǎn)系數(shù)。