[发明专利]一种基于人类行为模拟的移动机器人实时运动规划方法

说明书

本发明公开的属于机器人运动技术领域，具体为一种基于人类行为模拟的移动机器人实时运动规划方法，在机器人上安装至少两台可旋转和移动的CCD相机，获取机器人外部环境监测图像，对一个空间中的某一点的三维坐标与相应的二维坐标得到对应，本发明中的机器人通过观察人体特征动作，机器人快速模仿学习，使其通过别的人类个体学习新的行为来适应新的环境，提高智能机器人与人类的交流效率，通过采集并建立人体骨骼运动信息库，运用运动学和动力学匹配将其转化为机器人的运动角度信息，根据机器人与运动物体的距离与角度信息，控制机器人到指定坐标位置，利用强化学习模拟人类抓取过程，实现行为模仿抓取。

技术领域

本发明涉及机器人运动技术领域，具体为一种基于人类行为模拟的移动机器人实时运动规划方法。

背景技术

人们一直以来都期望可以制造出一种人类行为模拟的装置，通过这种装置去替代自己从事各种工作，这种想法就是机器人出现的前提和基础。自机器人的诞生之日起，机器人的相关技术发展越来越快，尤其是近些年来，机器人的应用领域越来越广泛，从最初的工业制造扩展到航天、军事等领域，这两年更是深入到服务业、人们的日常生活中，究其原因，在于机器人有很多人类没有的优点，首先是机器人的精度高，便于操作，其次在于其不怕危险，工作时间持续长，对于一些恶劣的环境，亦能够胜任。

在机器人的实际运用工程中，人们发现机器人所处的环境有时是非常复杂的，经常会有一些突见障碍物或运动障碍物充斥其间，这势必会影响到机器人预定的运动规划，影响其任务的完成。因此，移动机器人的导航和避障规划，特别是在运动环境中，移动机器人与突发障碍和其他机器人之间的避障问题显得尤为重要，是否能够将人类的视觉行为模拟与机器人的自主避障结合，从而提高机器人的运动避障能力，成为一个重要的研究课题，为此，我们提出了一种基于人类行为模拟的移动机器人实时运动规划方法投入使用，以解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人类行为模拟的移动机器人实时运动规划方法，以解决上述背景技术中提出的机器人主动避障和人类视觉行为模拟相结合的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于人类行为模拟的移动机器人实时运动规划方法，该规划方法的具体步骤如下：

S1：在机器人上安装至少两台可旋转和移动的CCD相机，获取机器人外部环境监测图像，对一个空间中的某一点的三维坐标与相应的二维坐标得到对应，并对CCD相机自身的光心、畸变参数和焦距的内部参数进行标定；

S2：输入机器人的运动方向，避开静态障碍物，即机器人从初始位置S₀向目标A运动，令d＝r+d_s，其中d_s为机器人与静态障碍物的安全距离裕量，令α＝arcsin(d/S₀A)，则过S₀，倾角分别为和(其中为S₀A)所在直线的倾角的两条直线相交，而另一条不与该障碍物相交，取不与该障碍物相交的直线倾角作为机器人从S₀向顶点A运动的方向角θ_R，则机器人从S₀以方向角θ_R向A运动的过程中，机器人离该静态障碍物的最小距离d≥d_s；

S3：对于一个带有k个移动障碍物的机器人工作环境，假设机器人从起点A到终点B避开静态障碍物的路径r(s)∈R²,正常规划已经离线生成t以s表示机器人离起点A的距离变量，并满足如下条件：

(1)移动障碍物的运动曲线连续可做，且障碍物不总停在或不总平行于r(s)；