[發(fā)明專利]一種移動(dòng)機(jī)器人避障路徑規(guī)劃方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110587802.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN113296523A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春美;曹靖宇;郭紅戈;陳高華;周婕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 太原中正和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14116
• 代理人: 焦進(jìn)宇

1.一種移動(dòng)機(jī)器人避障路徑規(guī)劃方法，其特征在于，具體步驟如下：

一、基于移動(dòng)機(jī)器人車載外部傳感器激光雷達(dá)獲取的工作環(huán)境信息構(gòu)建柵格環(huán)境地圖，每一個(gè)柵格根據(jù)環(huán)境信息被標(biāo)記為有障礙物和自由空間，初始化設(shè)定引力尺度因子ε、斥力尺度因子η、障礙物的影響距離ρ₀、步長(zhǎng)l、機(jī)器人起始點(diǎn)和指定目標(biāo)點(diǎn)；

二、通過改進(jìn)引力和斥力場(chǎng)函數(shù)計(jì)算機(jī)器人受到的引力F_att、引力F_att與水平方向的夾角、斥力F_rep、斥力F_rep與水平方向的夾角；

三、按式F(q)＝F_att(q)+F_rep(q)計(jì)算機(jī)器人所受到的合力、合力與水平方向的夾角θ；

四、計(jì)算并保存機(jī)器人的下一步位置，根據(jù)式x_k+1＝x_k+l·cosθ計(jì)算得到機(jī)器人下一位置的橫坐標(biāo)x_k+1，根據(jù)式y(tǒng)_k+1＝y(tǒng)_k+l·sinθ計(jì)算得到機(jī)器人下一位置的縱坐標(biāo)y_k+1；

其中，x_k為機(jī)器人當(dāng)前位置的橫向坐標(biāo)，y_k為機(jī)器人當(dāng)前位置的豎向坐標(biāo)；

五、機(jī)器人由當(dāng)前位置(x_k,y_k)運(yùn)動(dòng)至下一位置(x_k+1,y_k+1)，機(jī)器人每運(yùn)行一步增加相應(yīng)步長(zhǎng)l；

六、判斷機(jī)器人是否達(dá)到指定目標(biāo)點(diǎn)，若通過判斷機(jī)器人所在位置(x_k+1,y_k+1)與目標(biāo)點(diǎn)位置的距離為0或者小于等于δ時(shí)，則判定機(jī)器人到達(dá)指定目標(biāo)點(diǎn)；若通過判斷機(jī)器人所在位置(x_k+1,y_k+1)與目標(biāo)點(diǎn)位置的距離不為0或者大于δ時(shí)，則返回步驟二操作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)機(jī)器人避障路徑規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)機(jī)器人車載激光雷達(dá)完成工作環(huán)境柵格地圖構(gòu)建并獲得障礙物位置，根據(jù)指定目標(biāo)進(jìn)行全局路徑規(guī)劃，并將障礙物信息傳輸給局部規(guī)劃單元，局部規(guī)劃單元對(duì)全局目標(biāo)路徑進(jìn)行修正。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)機(jī)器人避障路徑規(guī)劃方法，其特征在于，經(jīng)過修正后引力場(chǎng)函數(shù)具體表達(dá)如下：

其中，d_goal為限定目標(biāo)點(diǎn)與機(jī)器人之間距離的閾值，q為機(jī)器人所在位置，q_goal為目標(biāo)點(diǎn)位置，q-q_goal為q、q_goal兩者之間的距離；

修正后的引力如下式所示：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)機(jī)器人避障路徑規(guī)劃方法，其特征在于，經(jīng)過修正后斥力場(chǎng)函數(shù)具體表達(dá)如下：

其中，q_obs為障礙物位置，q-q_obs為機(jī)器人與障礙物之間的距離；

則改進(jìn)后斥力如下式所示：

其中，F(xiàn)_rep1方向由障礙物指向機(jī)器人；F_rep2方向由機(jī)器人指向目標(biāo)位置。