[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

本發明公開了一種考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法，包括構建與消毒機器人之運動學模型相對應的誤差參數模型；根據繞障路徑的模糊規則選擇模型，獲得消毒機器人的最優運行路徑集合；根據誤差參數模型與最優運行路徑集合，構建和擴展消毒機器人的動態誤差參數模型；構建與動態誤差參數模型相對應的高階滑模控制器；根據高階滑模控制器，得到消毒機器人在運行過程中的控制增益和運行模型約束；根據高階滑模控制器、控制增益以及運行模型約束對消毒機器人進行運動控制操作。本發明主要解決如何在繞障的過程中選擇合適的路徑并保持穩定運行的問題；本發明實現了消毒機器人運行過程中的繞障路徑實時選擇、繞障誤差實時推導以及路徑的精確跟蹤。

技術領域

本發明涉及機器人路徑規劃及運動控制技術領域，具體為一種考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法及系統。

背景技術

醫院、傳染病集中地以及酒店賓館等環境中容易堆積對人體有害的微生物，必須依據規范指引對環境進行消毒，使用消毒機器人能夠較好的實現消毒作業；消毒機器人進行消毒作業的過程中，不可避免的需要對過往的行人、小推車以及放置物等進行動態繞障，以便繞開障礙物繼續進行作業。

然而，現有技術中的許多機器人控制方法，遇到障礙物時往往采用等待的方式解決，障礙物長久存在時，容易使機器人長時間保持在原位。

現有技術中也有許多的機器人控制方法會采用實時判斷繞障需求的方法進行控制，例如公開號為CN112327620A，名稱為兼顧繞障的移動機器人魯棒控制方法及系統的中國發明專利公開文本，即公開了實時判斷是否需要繞障，以獲得移動機器人的實時運行軌跡之技術方案，這樣的控制方法對于判斷周期的設定極其嚴苛，設置不當的判斷周期會使機器人系統在運行過程中產生過多及過大的抖動。

消毒機器人作為高度集成化的系統，如何在繞障的過程中選擇合適的路徑并保持穩定的運行成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法及系統，能夠對消毒機器人進行動態的模糊繞障以及位姿控制。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種考慮模糊繞障路徑的消毒機器人控制方法，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。

上述技術方案中，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：

上述技術方案中，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：