[发明专利]一种基于距离型模糊推理的移动机器人导航轨迹规划方法

说明书

本发明属于机器人轨迹规划技术领域，尤其涉及一种基于距离型模糊推理的移动机器人导航轨迹规划方法,本发明采用模糊推理规则，将移动机器人导航、向目的地移动、障碍物回避的知识定式化，用模糊集合隶属函数，把模糊推理规则中的语言变量定量化，并由安装在移动机器人上的传感器所检测出来的信息，基于距离型模糊推理，实时地求出移动机器人在给定路径上的走行速度目标值和旋转速度目标值，使移动机器人实现像人导航那样的高度智能行为。

技术领域

本发明属于机器人轨迹规划技术领域，尤其涉及一种基于距离型模糊推 理的移动机器人导航轨迹规划方法。

背景技术

众所周知，工业机器人大多数都是在与人分离的环境中作业，高速高精 度化是工业机器人研究的主要课题。近年来，随着少子化、老龄化快速发展， 生活支援机器人的研究，也越来越受到重视，机器人产业将逐渐进入到人机 共存时代。

关于移动机器人导航，首先，作为先驱性研究，研制了导盲机器人，并 通过实验确认能诱导盲人沿着地标到达目的地。之后，又开发了具有语音导 航和障碍物识别功能的机器人。近年，又把相关研究的重点放到了人与机器 人的交流上，开发了人形导航机器人Hadaly、接待机器人ASKA和声音对话 机器人Jijo-2等。对于移动机器人导航，在像博物馆、医院等比较复杂的环 境中，首先是要寻找出到达目的地的最优路径，被称之为最优路径规划，比 如用时间最优路径算法，最短路径算法等。当最优路径规划完成，即，要去 的目的地的最优路径确定以后，移动机器人将沿着规划好的路径为人导航。

那么下一步，在给出的路径上，如何规划移动机器人在路径上的走行速 度问题，被称之为移动机器人导航轨迹规划。人，在沿着某一路径为他人导 航时，往往是一边注意与被导航者之间的距离和到终点的距离，一边实时地 调整自己的走行速度，同时，还要观察周围的环境状况，如有障碍物，还需 要进一步调整自己的走行速度或者方向，进行障碍物回避。比如，导航人如 果与被导航人之间的距离大了的话，导航人要把前进速度放慢一些，而当两 者之间的距离很近，并且距离终点还很远时，导航人又可以把前进速度加快 一些，但是，当前方又出现障碍物时，速度又要放慢一些；此外，当左方或 者右方出现障碍物时，还需要修改移动方向。因此，从人的导航过程可以看 出，人沿着某一路径为他人的导航，是一个非常高度的智能行为。

距离型模糊推理，是发明者之一提出的一种推理方法；它严格地满足模 糊分离规则FMP(fuzzy modus ponens)，具有良好的渐进特性，即，事实与某 一规则的前件相等时，推理结果就等于该规则的后件。尤其，在规则前件与 事实的交集不存在的情况下，也能完成推理。因此可以说，距离型模糊推理， 解决了基于相似度的模糊推理法(Mamdani型算法等)所存在的根本问题。这 种模糊推理方法，对于生活支援机器人的研究，将有很大的推动作用。

随着信息技术的进步，机器人与被导航者之间的距离、周围是否有障碍 物等信息，则可以通过安装在移动机器人上的各种传感器检测出来。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于距离型模糊推理的移动机器人导航轨 迹规划方法，具体地说，由安装在移动机器人上的各种传感器所检测出来的 信息，基于距离型模糊推理，把移动机器人在规划好的路径上的走行速度， 实时地计算出来。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于距离型模糊推理的移动机器人导航轨迹规划方法，实现该方法 的步骤包括：

步骤一、当考虑移动机器人与被导航者之间距离时，以机器人与被导航 者之间的模糊距离值规划出来的机器人的移动速度是如下计算的，即利用式 (1)的推理规则及式(2)，来推理机器人的移动速度；

其中，i＝1,2,…,n₁；j＝1,2,…,n₁；