[发明专利]动态避障方法及其全向安防机器人

权利要求书

1.一种动态避障方法，包括如下步骤：

S1.机器人接收目标点信息和全局路径信息；

S2.机器人接收路径指令信息，并判定路径指令信息的有效性；

S3.机器人标记出路径中已经通过的节点和未通过的节点；

S4.根据步骤S1接收的信息和步骤S3的标记节点，计算机器人的前进方向；具体为采用如下步骤计算机器人的前进方向：

a.根据事先指定的两个经验值索引点，根据经验值从不同方位角选取四个方向的目标点；

b.确定当前位置与步骤a选取的四个目标点之间的距离和方向角；

c.对步骤a得到的四个目标点设置权重，且四个目标点的权重之和为1；

c.根据步骤b得到的距离和方向角，采用如下算式计算最终的目标点和前进方向：

yaw＝arctan(yVector,xVector)

式中xVector为最终目标点的x方向的坐标，yVector为最终目标点的y方向的坐标，yaw为前进方向；其中，xVector(i)＝cos(theta_i)*d(i)，yVector(i)＝sin(theta_i)*d(i)，d(i)为当前点距离4个不同方位角上的目标点的距离值，theta_i为4个不同方向的方位角；

S5.机器人在前进过程中，采用激光探测周边障碍的数据信息，并实时调整机器人的前进方向；

S6.根据步骤S5获取的障碍数据信息和得到的前进方向信息，计算合理的前进速度，并以当前计算得到的前进速度和前进方法前进，从而完成动态避障。

2.根据权利要求1所述的动态避障方法，其特征在于步骤S2所述的判定路径指令信息的有效性，具体为采用如下步骤判定有效性：

A.根据接收到的路径指令信息中的路径终点，计算与步骤S1接收的目标点之间的欧氏距离；

B.采用如下规则判定有效性：

若步骤A得到的欧氏距离小于事先设定的阈值，则认定该路径指令信息有效；

若步骤A得到的欧氏距离大于或等于事先设定的阈值，则认定该路径指令信息无效，继续等待下一条指令。

3.根据权利要求1或2所述的动态避障方法，其特征在于步骤S5所述的实时调整机器人的前进方向，具体为采用如下步骤进行实时调整：

(1)根据激光雷达探测的信息，获取路径前方障碍的距离信息，并判断当前路径是否可行；若可行走，则机器人沿着目标点行进，若不可走，则继续进行路径计算；

(2)遍历当前路径方向两侧设定角度内的所有方向，选取方向上距离最近的障碍物距离，确定路径指导方向；

(3)结合当前路径方向，计算每个方向的代价和优选指数；

(4)选择优选指数最大的方向作为机器人的前进方向。

4.根据权利要求3所述的动态避障方法，其特征在于步骤(1)所述的判断当前路径是否可行，具体为采用如下规则判断路径是否可行：若机器人与障碍物的距离大于机器人的物理半径，则认定路径可行；否则，则认定路径不可行。

5.根据权利要求4所述的动态避障方法，其特征在于步骤(2)所述的选取方向上最近的障碍物距离，具体为计算机器人的当前位置与最近障碍物的欧式距离。

6.根据权利要求5所述的动态避障方法，其特征在于步骤(3)所述的计算每个方向的代价和优选指数，具体为采用如下步骤进行计算：

Ⅰ遍历路径指导方向两侧60度内的所有方向，选取方向上最近的障碍物距离；

Ⅱ结合当前路径方向，计算每个方向的代价和优选指数；代价为机器人避开障碍物所行进的距离；且距离越短，优选指数越高。

7.根据权利要求1或2所述的动态避障方法，其特征在于步骤S6所述的计算合理的前进速度，具体为采用步骤进行计算：

1)根据当前前进方向上的障碍信息和机器人的当前速度，给出第一建议速度；

2)根据目标方向上的障碍信息和机器人的当前速度，给出第二建议速度；

3)在第一建议速度和第二建议速度中，选取较小值作为最终的前进速度。

8.一种全向安防机器人，其特征在于包括权利要求1～7之一所述的动态避障方法。