[發明專利]一種基于動態窗口法的主動避障方法

有效

• 申請號: 201910231615.8
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109976343B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 劉丹;許玲玲;李浩
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

1.一種基于動態窗口法的主動避障方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟S1、采集機器人的當前狀態參數，所述狀態參數包括機器人的位姿、全局路徑、距機器人當前位置距離最近的障礙物的位置、機器人能執行的最大速度、最大加速度、最大轉向速度、最大轉向加速度；

步驟S2、生成多條模擬路徑：

基于預設的模擬路徑條數N，預設的模擬運行時長T，結合機器人的最大速度、最大加速度、最大轉向速度、最大轉向加速度，模擬出N條可移動的路徑；

其中模擬時長T小于全局路徑所花的時長；

步驟S3、對每條模擬路徑，計算與全局路徑最近點的均值，記為Pdist；

計算每條模擬路徑的終點到機器人的目標位置的距離，記為Gdist

計算每條模擬路徑的終點到距機器人當前位置距離最近的障礙物之間的距離，記為d_obs；

步驟S4、基于每條模擬路徑的障礙物距離d_obs，分別為每條模擬路徑設置對應的安全距離d_safe；

所述安全距離d_safe表示機器人在模擬時長內按照最大速度前進不會撞到障礙物的距離閾值；

基于每條模擬路徑的距離d_obs與安全距離d_safe的大小關系，設置每條模擬路徑的評分C_obs：

若障礙物距離d_obs大于安全距離d_safe，則不計分，即C_obs＝0；

若障礙物距離d_obs為0，則舍去該模擬路徑；

若障礙物距離d_obs小于或等于安全距離d_safe，則根據障礙物距離d_obs的反比指數計算評分C_obs；

步驟S5、對步驟S4中保留得到的各條模擬路徑，通過評價函數C＝α×Pdist+β×Gdist+γ×C_obs分別計算各條模擬路徑的度量值C，并將度量值C最小的模擬路徑作為機器人當前運行路徑；其中α，β，γ為Pdist、Gdist、C_obs的預設權重；

步驟S6、設置機器人在當前運行路徑上的運行速度：

設置運行路徑的碰撞距離d_occ，其中碰撞距離d_occ小于運行路徑對應的安全距離d_safe；

判斷障礙物距離d_obs是否大于碰撞距離d_occ，若是，則設置機器人在當前運行路徑上的運行速度為機器人下一時刻的運行速度；否則，設置運行速度為負值，即向機器人發出后退指令；

機器人基于設置的運行速度在當前運行路徑上運行，并基于當前機器人的當前位置判斷機器人是否到達其目標位置，若是，則結束；否則繼續執行步驟S1。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述狀態參數還包括機器人在地面投影的外切圓半徑R；

且安全距離d_safe滿足：R＜d_safe≤k×R，其中k∈(1,3]。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，當d_obs等于d_safe時，評分C_obs為：

4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，α，β，γ的取值范圍為(0,5]。

5.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟S6中，當障礙物距離d_obs小于或等于碰撞距離d_occ時，設置機器人在當前運行路徑上的運行速度為：當前運行速度的負值，即在當前運行路徑上按照當前運行速度反方向運行。