【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及機(jī)器人避障控制，具體涉及一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在桌面環(huán)境下，由于空間有限且存在多種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)障礙物，如何實(shí)現(xiàn)高效的避障功能成為一個(gè)重要的研究方向，桌面移動(dòng)機(jī)器人通常具備體積小、移動(dòng)靈活等特點(diǎn)，適合在狹小空間中執(zhí)行任務(wù)，比如教學(xué)實(shí)驗(yàn)、物料運(yùn)輸或智能娛樂(lè)；
2、桌面環(huán)境中的障礙物種類繁多，可能包括靜態(tài)障礙物（如杯子、書本）和動(dòng)態(tài)障礙物（如手部干擾、其他移動(dòng)設(shè)備），機(jī)器人必須能夠快速、準(zhǔn)確地識(shí)別障礙物并規(guī)劃路徑，避免發(fā)生碰撞，保障系統(tǒng)的安全性和任務(wù)的有效完成。
3、現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷：
4、1、大部分路徑規(guī)劃算法依賴單次的預(yù)設(shè)路徑或基于機(jī)器人傳感器的局部環(huán)境信息進(jìn)行規(guī)劃，無(wú)法全面掌握全局環(huán)境，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化（如動(dòng)態(tài)障礙物的出現(xiàn)或目標(biāo)位置調(diào)整）時(shí)，機(jī)器人路徑難以及時(shí)調(diào)整，可能導(dǎo)致路徑無(wú)效或效率降低；
5、2、對(duì)于動(dòng)態(tài)障礙物的避障過(guò)程，現(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)簡(jiǎn)單的減速或停止應(yīng)對(duì)，缺乏更智能的速度調(diào)整機(jī)制，未充分考慮障礙物的移動(dòng)趨勢(shì)，容易導(dǎo)致機(jī)器人過(guò)度減速或頻繁啟停，移動(dòng)速度難以達(dá)到最優(yōu)平衡，過(guò)于保守的策略會(huì)顯著降低機(jī)器人效率，而過(guò)于激進(jìn)的策略又可能增加碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
6、基于此，本專利技術(shù)提出一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法及系統(tǒng)，在靜態(tài)規(guī)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，使路徑選擇既有全局性又具實(shí)時(shí)性，基于動(dòng)態(tài)障礙物的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)，實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人的移動(dòng)速度，確保在避障的同時(shí)兼顧運(yùn)行效率與安全性。
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法及系統(tǒng)，以解決
技術(shù)介紹
中不足。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，所述控制方法包括以下步驟：
3、控制系統(tǒng)獲取移動(dòng)機(jī)器人的當(dāng)前任務(wù)信息，并基于數(shù)據(jù)庫(kù)獲取與當(dāng)前任務(wù)信息匹配的多條巡航路徑，通過(guò)桌面攝像頭獲取桌面圖像數(shù)據(jù)，對(duì)桌面圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，識(shí)別桌面的靜態(tài)障礙物和動(dòng)態(tài)障礙物；
4、結(jié)合障礙物的識(shí)別信息以及巡航路徑的歷史信息來(lái)自動(dòng)選擇最優(yōu)巡航路徑，并控制移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)最優(yōu)巡航路徑移動(dòng)；
5、在移動(dòng)過(guò)程中，控制系統(tǒng)通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人配置的紅外傳感器獲取移動(dòng)方向上的動(dòng)態(tài)障礙物信息，并將紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物信息與桌面攝像頭獲取的動(dòng)態(tài)障礙物信息結(jié)合，分析動(dòng)態(tài)障礙物的移動(dòng)趨勢(shì)，并基于分析結(jié)果分析動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)速度。
6、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，結(jié)合障礙物的識(shí)別信息以及巡航路徑的歷史信息來(lái)自動(dòng)選擇最優(yōu)巡航路徑，包括以下步驟：
7、將路徑表現(xiàn)指數(shù)、占用路徑靜態(tài)障礙物數(shù)量、占用路徑靜態(tài)障礙物可通過(guò)賦值、占用路徑動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)量以及動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度綜合計(jì)算獲取巡航路徑的優(yōu)選系數(shù)，表達(dá)式為：
8、，式中，為優(yōu)選系數(shù)，為占用路徑靜態(tài)障礙物可通過(guò)賦值，為動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度，為路徑表現(xiàn)指數(shù)，為占用路徑靜態(tài)障礙物數(shù)量，為占用路徑動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)量，、、為調(diào)節(jié)系數(shù)，且、、均大于0；
9、選擇優(yōu)選系數(shù)最大的巡航路徑作為移動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)的最優(yōu)巡航路徑，控制移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)最優(yōu)巡航路徑移動(dòng)。
10、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，將紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物信息與桌面攝像頭獲取的動(dòng)態(tài)障礙物信息結(jié)合，分析動(dòng)態(tài)障礙物的移動(dòng)趨勢(shì)，包括以下步驟：
11、依據(jù)第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值與第二動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值計(jì)算幅值誤差，表達(dá)式為：，式中，為幅值誤差，為第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值，為第二動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值，若幅值誤差小于等于誤差閾值，判斷紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)據(jù)可使用，若幅值誤差大于誤差閾值，判斷紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)據(jù)不可使用；
12、當(dāng)判斷紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)據(jù)可使用時(shí)，采用第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值，當(dāng)判斷紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)據(jù)不可使用時(shí)，采用第二動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值；
13、將采用的第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值或第二動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值與影響閾值進(jìn)行對(duì)比，若第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值大于等于影響閾值或第二動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值大于等于影響閾值，分析動(dòng)態(tài)障礙物朝巡航路徑方向移動(dòng)，且移動(dòng)速度快，若第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值小于影響閾值或第二動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值小于影響閾值，分析動(dòng)態(tài)障礙物朝巡航路徑反方向移動(dòng)。
14、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，基于分析結(jié)果分析動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)速度，包括以下步驟：
15、當(dāng)分析動(dòng)態(tài)障礙物朝巡航路徑方向移動(dòng)，且移動(dòng)速度快時(shí)，需要對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，表達(dá)式為：
16、，式中，為動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)后的移動(dòng)速度，為動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)前的移動(dòng)速度，為動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值，控制系統(tǒng)依據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)后的移動(dòng)速度控制移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)。
17、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值的獲取邏輯為：獲取紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)據(jù)，包括第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值、第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度以及第一動(dòng)態(tài)障礙物體積，將第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度以及第一動(dòng)態(tài)障礙物體積進(jìn)行歸一化處理后求和獲取第一動(dòng)態(tài)障礙物影響因子，通過(guò)第一動(dòng)態(tài)障礙物影響因子乘上第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值得到第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值；
18、所述第二動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值的獲取邏輯為：獲取桌面攝像頭獲取的動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)據(jù)，包括第二動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值、第二動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度以及第二動(dòng)態(tài)障礙物體積，將第二動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度以及第二動(dòng)態(tài)障礙物體積進(jìn)行歸一化處理后求和獲取第二動(dòng)態(tài)障礙物影響因子，通過(guò)第二動(dòng)態(tài)障礙物影響因子乘上第二動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值得到第二動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值。
19、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值的獲取邏輯為：通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)動(dòng)態(tài)物體多個(gè)時(shí)刻的位置后，分析第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向，若動(dòng)態(tài)障礙物朝巡航路徑方向移動(dòng)，表明動(dòng)態(tài)障礙物會(huì)進(jìn)入到巡航路徑中，會(huì)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)帶來(lái)影響，第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值為1，若動(dòng)態(tài)障礙物朝巡航路徑反方向移動(dòng)，表明動(dòng)態(tài)障礙物遠(yuǎn)離巡航路徑，不會(huì)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)帶來(lái)影響，第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值為0。
20、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述占用路徑靜態(tài)障礙物可通過(guò)賦值的獲取邏輯為：獲取移動(dòng)機(jī)器人的最大直徑，獲取占用路徑靜態(tài)障礙物的通行距離，若移動(dòng)機(jī)器人的最大直徑小于等于通行距離，表明移動(dòng)機(jī)器人可以從占用路徑靜態(tài)障礙物旁邊繞行，占用路徑靜態(tài)障礙物可通過(guò)賦值等于1，若移動(dòng)機(jī)器人的最大直徑大于通行距離，表明移動(dòng)機(jī)器人不可以從占用路徑靜態(tài)障礙物旁邊繞行，占用路徑靜態(tài)障礙物可通過(guò)賦值等于0。
21、在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述路徑表現(xiàn)指數(shù)的計(jì)算邏輯為：獲取巡航路徑的歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)包括通過(guò)時(shí)長(zhǎng)以及通過(guò)成功率，對(duì)通過(guò)成功率以及通過(guò)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行歸一化處理，使通過(guò)成功率以及通過(guò)時(shí)長(zhǎng)的取值范圍映射到[0,1]之間，獲取通過(guò)成功率歸一化值以及通過(guò)時(shí)長(zhǎng)歸一化值，將通過(guò)成功率歸一化值減去通過(guò)時(shí)長(zhǎng)歸一本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：結(jié)合障礙物的識(shí)別信息以及巡航路徑的歷史信息來(lái)自動(dòng)選擇最優(yōu)巡航路徑，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：將紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物信息與桌面攝像頭獲取的動(dòng)態(tài)障礙物信息結(jié)合，分析動(dòng)態(tài)障礙物的移動(dòng)趨勢(shì)，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：所述第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值的獲取邏輯為：獲取紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)據(jù)，包括第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值、第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度以及第一動(dòng)態(tài)障礙物體積，將第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度以及第一動(dòng)態(tài)障礙物體積進(jìn)行歸一化處理后求和獲取第一動(dòng)態(tài)障礙物影響因子，通過(guò)第一動(dòng)態(tài)障礙物影響因子乘上第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值得到第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：所述占用路徑靜態(tài)障礙物可通過(guò)賦值的獲取邏輯為：獲取移動(dòng)機(jī)器人的最大直徑，獲取占用路徑靜態(tài)障礙物的通行距離，若移動(dòng)機(jī)器人的最大直徑小于等于通行距離，表明移動(dòng)機(jī)器人可以從占用路徑靜態(tài)障礙物旁邊繞行，占用路徑靜態(tài)障礙物可通過(guò)賦值等于1，若移動(dòng)機(jī)器人的最大直徑大于通行距離，表明移動(dòng)機(jī)器人不可以從占用路徑靜態(tài)障礙物旁邊繞行，占用路徑靜態(tài)障礙物可通過(guò)賦值等于0。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：所述路徑表現(xiàn)指數(shù)的計(jì)算邏輯為：獲取巡航路徑的歷史數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)包括通過(guò)時(shí)長(zhǎng)以及通過(guò)成功率，對(duì)通過(guò)成功率以及通過(guò)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行歸一化處理，使通過(guò)成功率以及通過(guò)時(shí)長(zhǎng)的取值范圍映射到[0,1]之間，獲取通過(guò)成功率歸一化值以及通過(guò)時(shí)長(zhǎng)歸一化值，將通過(guò)成功率歸一化值減去通過(guò)時(shí)長(zhǎng)歸一化值獲取路徑表現(xiàn)指數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：通過(guò)桌面攝像頭獲取桌面圖像數(shù)據(jù)，對(duì)桌面圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，識(shí)別桌面的靜態(tài)障礙物和動(dòng)態(tài)障礙物，包括以下步驟：
9.一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于：包括巡航路徑獲取模塊、最優(yōu)路徑選擇模塊、動(dòng)態(tài)調(diào)控模塊；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：結(jié)合障礙物的識(shí)別信息以及巡航路徑的歷史信息來(lái)自動(dòng)選擇最優(yōu)巡航路徑，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：將紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物信息與桌面攝像頭獲取的動(dòng)態(tài)障礙物信息結(jié)合，分析動(dòng)態(tài)障礙物的移動(dòng)趨勢(shì)，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：所述第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值的獲取邏輯為：獲取紅外傳感器獲取的動(dòng)態(tài)障礙物數(shù)據(jù)，包括第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值、第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度以及第一動(dòng)態(tài)障礙物體積，將第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)速度以及第一動(dòng)態(tài)障礙物體積進(jìn)行歸一化處理后求和獲取第一動(dòng)態(tài)障礙物影響因子，通過(guò)第一動(dòng)態(tài)障礙物影響因子乘上第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值得到第一動(dòng)態(tài)障礙物影響幅值；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于紅外調(diào)試的桌面移動(dòng)機(jī)器人避障控制方法，其特征在于：所述第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值的獲取邏輯為：通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)動(dòng)態(tài)物體多個(gè)時(shí)刻的位置后，分析第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向，若動(dòng)態(tài)障礙物朝巡航路徑方向移動(dòng)，表明動(dòng)態(tài)障礙物會(huì)進(jìn)入到巡航路徑中，會(huì)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)帶來(lái)影響，第一動(dòng)態(tài)障礙物移動(dòng)方向賦值為1，若動(dòng)態(tài)障礙物朝巡航路徑反方向移動(dòng)，表明動(dòng)態(tài)障礙物...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：費(fèi)旭鋒，韓超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海鯨魚機(jī)器人科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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