一種機器人避障軌跡規劃方法技術

本發明專利技術公開了一種機器人避障軌跡規劃方法，基于速度驅動獲取機器人無碰軌跡的速度向量場是通過控制機器人的運行速度實現無碰運動的，主要包括吸引速度向量場，排斥速度向量場和環繞速度向量場在有障礙物的環境下，機器人按照一定的算法獲取從初始點到目標點的無碰撞運動軌跡。本發明專利技術使用掃掠球法對機器人與障礙物進行簡化，計算二者的最短距離，通過建立基于人工勢場的速度向量場算法得到無碰軌跡，并用指數速度場對其速度進行優化。

Obstacle avoidance path planning method for robot

The invention discloses a method for obstacle avoidance and path planning of a robot, robot speed drive gets no velocity vector field collision path is by controlling the speed of robot collision free motion based on including suction velocity vector field, velocity vector field and surround the rejection speed vector field in the obstacle environment, robot according to the algorithm of collision free trajectory from the initial point to the target point. The invention uses swept sphere method of the robot and the obstacle is simplified, the shortest distance calculation of the two, through the establishment of velocity vector field algorithm based on artificial potential field are collision free path and velocity field of the speed index optimization.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種機器人避障軌跡規劃方法，屬于機器人控制

技術介紹
目前，隨著計算機技術和網絡技術的飛速發展，機器人遠程控制可以使操作人員遠離危險性的操作環境，實現機器人網絡集成控制，提高經濟效益。移動機器人實現自主導航的關鍵要求就是避障，避障是指移動機器人根據采集的障礙物的狀態信息，在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態和動態物體時，按照一定的方法進行有效地避障，最后達到目標點。那么如何規劃避障路線就成了研究的關鍵。
技術實現思路
目的：為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種機器人避障軌跡規劃方法。技術方案：為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種機器人避障軌跡規劃方法，包括如下步驟：步驟一：計算吸引速度向量場，吸引速度向量場保證機器人始終朝向目標點運動，吸引速度的設定通常與機器人、障礙物間的最小距離相關；在機器人進行一般避碰任務時，將吸引速度設定為恒定速度Vs，吸引速度的方向為：其中，為始終由機器人當前位置PR指向目標點PG的向量；步驟二：計算排斥速度向量場，排斥速度向量場保證機器人不與障礙物發生碰撞；其中，α、β為排斥系數，e為自然底數，do為機器人與障礙物的最近距離，θrep為其方向角，使用指數規律變化的排斥速度向量場，機器人進入排斥場時可避免速度突變，接近障礙物時能以排斥速度避開障礙物；步驟三：當機器人、障礙物、目標點在一條直線上時，吸引速度和排斥速度可能相互抵消，機器人會停滯在某個中間點；為避免這種局部最小問題，同時提高機器人的避障速度，提出環繞速度向量場如下：其中，θT＝θrep±90°。有益效果：本專利技術提供的一種機器人避障軌跡規劃方法，在有障礙物的環境下，機器人按照一定的算法獲取從初始點到目標點的無碰撞運動軌跡。本專利技術使用掃掠球法對機器人與障礙物進行簡化，計算二者的最短距離，通過建立基于人工勢場的速度向量場算法得到無碰軌跡，并用指數速度場對其速度進行優化。具體實施方式一種機器人避障軌跡規劃方法，包括如下步驟：步驟一：計算吸引速度向量場，吸引速度向量場保證機器人始終朝向目標點運動，吸引速度的設定通常與機器人、障礙物間的最小距離相關；在機器人進行一般避碰任務時，將吸引速度設定為恒定速度Vs，吸引速度的方向為：其中，為始終由機器人當前位置PR指向目標點PG的向量；步驟二：計算排斥速度向量場，排斥速度向量場保證機器人不與障礙物發生碰撞；其中，α、β為排斥系數，e為自然底數，do為機器人與障礙物的最近距離，θrep為其方向角，使用指數規律變化的排斥速度向量場，機器人進入排斥場時可避免速度突變，接近障礙物時能以排斥速度避開障礙物；步驟三：當機器人、障礙物、目標點在一條直線上時，吸引速度和排斥速度可能相互抵消，機器人會停滯在某個中間點；為避免這種局部最小問題，同時提高機器人的避障速度，提出環繞速度向量場如下：其中，θT＝θrep±90°。以上所述僅是本專利技術的優選實施方式，應當指出：對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本專利技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機器人避障軌跡規劃方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一：計算吸引速度向量場，吸引速度向量場保證機器人始終朝向目標點運動，吸引速度的設定通常與機器人、障礙物間的最小距離相關；在機器人進行一般避碰任務時，將吸引速度設定為恒定速度Vs，吸引速度的方向為：其中，為始終由機器人當前位置PR指向目標點PG的向量；步驟二：計算排斥速度向量場，排斥速度向量場保證機器人不與障礙物發生碰撞；其中，α、β為排斥系數，e為自然底數，do為機器人與障礙物的最近距離，θrep為其方向角，使用指數規律變化的排斥速度向量場，機器人進入排斥場時可避免速度突變，接近障礙物時能以排斥速度避開障礙物；步驟三：當機器人、障礙物、目標點在一條直線上時，吸引速度和排斥速度可能相互抵消，機器人會停滯在某個中間點；為避免這種局部最小問題，同時提高機器人的避障速度，提出環繞速度向量場如下：Δxrep=-sign(cos(θrep))·∞Δyrep=-sign(sin(θrep))·∞,do<robsΔxrep=-β·[e[(R-do)/10-1]+e[a·(R-do)′/10-1]]·cos(θT)Δyrep=-β·[e[(R-do)/10-1]+e[a·(R-do)′/10-1]]·sin(θT),robs≤do≤RΔxrep=Δyrep=0,do>R]]>其中，θT＝θrep±90°。...

【技術特征摘要】
1.一種機器人避障軌跡規劃方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一：計算吸引速度向量場，吸引速度向量場保證機器人始終朝向目標點運動，吸引速度的設定通常與機器人、障礙物間的最小距離相關；在機器人進行一般避碰任務時，將吸引速度設定為恒定速度Vs，吸引速度的方向為：其中，為始終由機器人當前位置PR指向目標點PG的向量；步驟二：計算排斥速度向量場，排斥速度向量場保證機器人不與障礙物發生碰撞；其中，α、β為排斥系數，e為自然底數，do為機器人與障礙物的最近距離，θrep為其方向角，使用指數規律變化的排斥速度向量場，機器人進入排斥場時可避免速度突變，接近障礙物時能以排斥速度避開障礙物；步驟三：當機器人、障礙物、目標點在一條直線上時，吸引速度和排斥速度可能相互抵消，機器人會停滯在某個中間點；為避免這種局部最小問題，同時提高機器人的避障速度，提出環繞速度向量場如下：Δxrep=-sign(cos(θrep))&Ce...

【專利技術屬性】
技術研發人員：錢進，
申請(專利權)人：江蘇華航威泰機器人科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32