[发明专利]一种基于障碍物运动预测的移动机器人避障方法

权利要求书

1、一种基于障碍物运动预测的移动机器人避障方法，包括以下步骤：

(1)在机器人移动过程当中，将环绕于机器人周围的空间以机器人为中心划分为3个区域，由外到内分别为：路径规划区域、冲突避免区域以及紧急逃逸区域；

(2)机器人根据障碍物当前的位置，判断障碍物当前所处的区域，并预测障碍物下一时间的运动状态；

当所有障碍物处于路径规划区域时，机器人根据预测的障碍物下一时间的运动状态进行路径规划；

当有障碍物进入冲突避免区域时，机器人停止路径规划，根据预测的该障碍物下一时间的运动状态，通过变速或绕行避开该障碍物；

当避障失败，障碍物从冲突避免区域进入紧急逃逸区域时，机器人计算能够逃逸成功的分离角范围，根据机器人的运动方向，选择一个与机器人运动方向偏离最小的分离角作为最佳分离角，以最大速度躲避障碍物。

2、如权利要求1所述的移动机器人避障方法，其特征在于，所述的路径规划采用如下方法：

a.将预测的障碍物下一时段的运动状态中的速度和加速度引入传统的势力场函数，得到如下所示改进的引力势场函数U_rt(q)与斥力势场函数U_re(q)分别如下：

Urt(q)=12Kt|q-qt|2+12Krv|vr|2+12Kra|ar|2]]>

Ure(q)=12Kr[1ρ(q,qo)-1ρ0]2+12Kev|ve-vr|2+12Kea|ae-ar|2,]]>ρ(q，q_o)＝|q-q_o|

q、q_t和q_o分别为机器人、目标和障碍物位置向量，K_t与K_r分别为引力势场常数与斥力势场常数，ρ₀是障碍物的斥力影响距离，超过该距离则此障碍物对移动机器人影响为0，K_rv、K_ra分别是速度与加速度的引力势场常数，K_ev、K_ea分别是速度与加速度的斥力场常数；

b.机器人通过使用上述改进的势场函数的人工势场法来规划路径。

3、如权利要求1所述的移动机器人避障方法，其特征在于，所述的预测障碍物下一时间的运动状态的方法如下：

a.使用常速、常加速和当前统计模型描述障碍物运动状态，分别得到障碍物的状态方程；

b.采用交互多模型算法对三个状态方程描述的障碍物运动状态进行估计并融合三个估计结果，预测障碍物下一时间的运动状态。