[发明专利]一种多机器人系统中的障碍物检测与规避方法

说明书

本发明公开了一种多机器人系统中的障碍物检测与规避方法，每个机器人均具有16个彼此均匀地分开布置在机器人表面的超声波传感器，16个超声波传感器覆盖所在的机器人周围360度的区域，当前机器人沿着其路径行进，首先直接通向目标点，然而，当障碍物或另一个机器人进入该当前机器人传感器覆盖的区域时，该当前机器人基于传感器感知的周围环境的距离和最小阈值距离的值检测其他障碍物，然后，朝拥有其他障碍物或其他机器人的风险很小的方向移动，直到当前机器人到达目的地。本发明适用于不管障碍物是静止的还是动态的，即使是有任何移动物体从当前机器人的后面来，该机器人也会改变自己的方向，从而实现全方位规避障碍物。

技术领域

本发明涉及移动机器人与环境障碍物之间的障碍物检测与避碰，尤其涉及一种多机器人系统中的障碍物检测与规避方法。

背景技术

单机器人的运动在控制变量方面很容易处理，但在多机器人工作的环境和动态环境中，为了避免相互碰撞和与障碍物发生碰撞，对机器人的控制变得相当繁琐。除了损害，从经济角度讲，可能还有人的生命受到威胁。

移动机器人避免碰撞技术的目标是防止与环境障碍的碰撞。避障算法与机器人传感器的运动反馈数据有关。该避障算法实时地修改移动机器人的轨迹，使得机器人可以在其过程中远离障碍物的碰撞。

在本研究中使用的想法是将超声波传感器放置在机器人身体长度上的相等距离处，从而在使用超声波传感器与其他机器人交互时为传感器设置特定的阈值，机器人在躲避障碍物方面的精度提高了。

避免障碍物的主要目的是确保从路径起点到预定点的无碰撞轨迹。障碍物可分为静态障碍物和动态障碍物，其中障碍物是静态的，并在开始时定义；动态障碍物，其中障碍物能够移动，并且有改变其位置的趋势。与静态障碍物相比，动态障碍物的识别和处理是困难的，因为动态障碍物具有不一致的运动过程，并且常常需要在每一时刻对障碍物的不同位置进行预测，以便对轨迹进行相应的规划。

动态避障方法不仅需要识别障碍物，还需要测量障碍物的尺寸，同时计算障碍物之间的距离，因此更为复杂。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提出一种多机器人系统中的障碍物检测与规避方法，适用于不管障碍物是静止的还是动态的，即使是有任何移动物体从当前机器人的后面来，该机器人也会改变自己的方向，从而实现全方位规避障碍物。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种多机器人系统中的障碍物检测与规避方法，每个机器人均具有16个彼此均匀地分开布置在机器人表面的超声波传感器，所述16个超声波传感器覆盖所在的机器人周围360度的区域，将该区域记为传感器覆盖的区域；当前机器人沿着其路径行进，首先直接通向目标点，然而，当障碍物或另一个机器人进入该当前机器人传感器覆盖的区域时，该当前机器人基于传感器感知的周围环境的距离和最小阈值距离的值检测其他障碍物，然后，朝拥有其他障碍物或其他机器人的风险很小的方向移动，直到当前机器人到达目的地。

进一步讲，本发明中所述的机器人为Pioneer 3D机器人。

本发明所述的多机器人系统中的障碍物检测与规避方法中，当另一个障碍物或机器人出现在当前机器人路径中时，该当前机器人上设置的超声波传感器返回反射信号，并计算该超声波传感器与该障碍物或机器人之间的距离。

当前机器人行进方向是沿一条直线移动到机器人目标点的路线，当16个传感器获取周围障碍物或运动机器人的距离中，某一或多个传感器的距离小于最小阈值距离2米时，通过式(1)计算当前机器人的回弹角α_R，即机器人新的行进方向与当前方向之间的夹角，

α_i＝iα₀ (2)

α₀＝2π/N (3)