[發明專利]考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法及系統

在審

• 申請號: 202210336001.8
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114706394A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 羅佩;蔣立宇;王歡;涂文章;黃必佳;熊和偉;章玲;歐艷
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍軍醫大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 唐琴

1.一種考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1、構建與消毒機器人之運動學模型相對應的誤差參數模型；

S2、根據繞障路徑的模糊規則選擇模型，獲得所述消毒機器人的最優運行路徑集合；

S3、根據所述誤差參數模型與所述最優運行路徑集合，構建和擴展所述消毒機器人的動態誤差參數模型；

S4、構建與所述動態誤差參數模型相對應的高階滑模控制器；

S5、根據所述高階滑模控制器，得到所述消毒機器人在運行過程中的控制增益和運行模型約束；

S6、根據所述高階滑模控制器、所述控制增益以及所述運行模型約束對所述消毒機器人進行運動控制操作。

2.根據權利要求1所述的考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法，其特征在于，步驟S1中，所述消毒機器人之運動學模型具體為：

式中：為所述消毒機器人當前位置的x軸坐標的導數，為所述消毒機器人當前位置的y軸坐標的導數，為當前所述消毒機器人在運行過程中的偏角，l為所述消毒機器人的中心點位置偏移量，v為所述消毒機器人的線速度，ω為所述消毒機器人的角速度，g為中間變量，g的矩陣形式為：

3.根據權利要求2所述的考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法，其特征在于，步驟S1中，所述誤差參數模型的具體構建方法為：

S1.1、根據所述消毒機器人之運動學模型，求解得到所述消毒機器人的輸入方程為：

S1.2、根據所述消毒機器人的輸入方程，設計所述誤差參數模型為：

式中：l(x)為跟蹤誤差的時變參數，點坐標(x,y)為所述消毒機器人當前所處的實際坐標，點坐標(x_r,y_r)為所述消毒機器人當前的參考坐標，e_x為所述消毒機器人在x軸方向下的誤差，e_y為所述消毒機器人在y軸方向下的誤差；

e_x和e_y的定義為：e_x＝x_r-x,e_y＝y_r-y；

S1.3、根據所述誤差參數模型，得到所述消毒機器人的系統誤差方程為：

式中：e＝[e_x,e_y]^T，為所述消毒機器人的誤差之導數，f(e)為所述消毒機器人的參數誤差之集合，具體為f(e)＝[l(x)e_x,l(x)e_y]^T，為中間變量。

4.根據權利要求1-3任一所述的考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法，其特征在于，步驟S2中，所述繞障路徑的模糊規則選擇模型具體為：

式中：

P(x)即為所述繞障路徑的模糊規則選擇模型之函數集合；

O_f為無障礙區間的集合，為無障礙區間內的隸屬度函數，具體為：

其中有，P＝{p₁,p_n}，代表所述消毒機器人的無障礙路徑集合；

O_O為含障礙物區間的集合，為含障礙物區間內的隸屬度函數，具體為：

其中有，P＝{p₁,p_n}，代表所述消毒機器人的含障礙物路徑集合。

5.根據權利要求4所述的考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法，其特征在于，步驟S2中，所述最優運行路徑集合的具體獲得方法為：

S2.1、將所述繞障路徑的模糊規則選擇模型之函數集合P(x)展開為矩陣函數，表示如下：

式中：O_{fi＝1,2；j＝1,...,n}和O_{Oi＝1,2；j＝1,...,n}為所述消毒機器人之路徑選擇的具體路徑值；

S2.2、由所述繞障路徑的模糊規則選擇模型之函數集合P(x)的矩陣函數、無障礙區間內的隸屬度函數以及含障礙物區間內的隸屬度函數得所述最優運行路徑集合如下：