[發(fā)明專利]一種基于人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210365918.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114995372A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李芳;徐俊武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬(wàn)榮

1.一種基于人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于：以機(jī)器人所處的環(huán)境建立虛擬勢(shì)場(chǎng)；虛擬勢(shì)場(chǎng)中目標(biāo)點(diǎn)對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生引力，障礙物對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生斥力，機(jī)器人根據(jù)其所受的合力的方向與大小決定其移動(dòng)方向與速度；

其中，機(jī)器人所受引力與斥力的函數(shù)具體為，

式中，U_att(q)為引力函數(shù)、U_rep(q)為斥力函數(shù)，ε、η為正比例位置增益常數(shù)，k為常數(shù)，q為機(jī)器人所在位置，q_g為目標(biāo)點(diǎn)位置，p_o為障礙物產(chǎn)生的斥力勢(shì)場(chǎng)的半徑，p(q，q₀)表示機(jī)器人周圍障礙物中離機(jī)器人最近的點(diǎn)q₀與機(jī)器人之間的距離；

隨后，根據(jù)引力函數(shù)和斥力函數(shù)計(jì)算其對(duì)應(yīng)的負(fù)梯度，

式中，F(xiàn)_rep(q)是對(duì)p(q,q_o)求導(dǎo)而得；

機(jī)器人通過(guò)引力函數(shù)及斥力函數(shù)對(duì)應(yīng)的負(fù)梯度方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，完成機(jī)器人的路徑規(guī)劃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于：以機(jī)器人為中心設(shè)置有安全域，安全域?yàn)閳A形，其半徑為安全距離r；當(dāng)障礙物位于安全域內(nèi)時(shí)，使該障礙物產(chǎn)生的斥力增大，令機(jī)器人遠(yuǎn)離該障礙物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于：對(duì)機(jī)器人在一定時(shí)間內(nèi)的位移距離進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到位移距離小于一閾值時(shí)，使機(jī)器人向隨機(jī)方向運(yùn)動(dòng)超過(guò)該閾值的距離。

4.一種計(jì)算機(jī)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述基于人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的步驟。

5.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述基于人工勢(shì)場(chǎng)法的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的步驟。