[发明专利]一种机器人动态路径规划方法

权利要求书

1.一种机器人动态路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、结合机器人位置、目标位置、周围环境信息和动态障碍物信息生成自由空间直方图，并计算自由空间直方图中各扇区的期望；

S2、结合各扇区内的障碍物和扇区方向的单位矢量，计算机器人在各扇区内的受力，并计算机器人在各扇区内的受力之和作为合力；

S3、根据机器人所受合力与最近动态障碍物信息计算机器人附加力和机器人运动角度；机器人附加力为施加给机器人用于规避动态障碍物的力，机器人运动角度为机器人在合力和附加力综合作用下的运动方向。

2.如权利要求1所述的机器人动态路径规划方法，其特征在于，步骤S1中，自由空间直方图中各扇区的初始距离值为机器人在扇区内活动窗口的半径r_aw和当目标在机器人视觉范围内出现时机器人当前位置到目标的距离d_goal中的较小值。

3.如权利要求1或2所述的机器人动态路径规划方法，其特征在于，步骤S2中，机器人在各扇区内的受力根据如下公式计算：

F_k＝(λ_kd_k)²×Δ_k，k＝1,2,3...,K；其中，λ_k为自由空间直方图中第k个扇区的期望，d_k为第k个扇区的初始距离值，Δ_k为第k个扇区的方向的单位矢量，K为自由空间直方图中扇区总数。

4.如权利要求3所述的机器人动态路径规划方法，其特征在于，各扇区的期望的计算公式为：

其中，η_λ为期望增益系数，ρ(X_R,X_g)为机器人当前位置到目标位置的距离。

5.如权利要求4所述的机器人动态路径规划方法，其特征在于，η_λ＝500。

6.如权利要求1所述的机器人动态路径规划方法，其特征在于，步骤S3中，机器人附加力的计算具体包括以下步骤：

首先获取机器人的当前运动速度矢量V_R与距离机器人最近的动态障碍物当前运动速度矢量V_i，并判断V_R与V_i在机器人与所述障碍物连线上的相对运动速度V_Ri；

当V_Ri大于0，则附加力为机器人在由障碍物指向机器人的方向上的受力F_V1与机器人在垂直于障碍物与机器人连线方向上的受力F_V2的合力F_v；

当V_Ri小于或者等于0，则附加力为0。

7.如权利要求6所述的机器人动态路径规划方法，其特征在于，F_V1的标量值大于或者等于合力在机器人与障碍物连线方向上的分量。

8.如权利要求6所述的机器人动态路径规划方法，其特征在于，F_V2与合力在垂直于机器人与障碍物连线方向上的分力方向相反，其标量值大于或者等于所述分力。

9.如权利要求1所述的机器人动态路径规划方法，其特征在于，机器人运动角度的表述方式为：其中，F′_Fsx、F′_Fsy为合力和附加力之和分别在x方向、y方向上的分力。

10.如权利要求1所述的机器人动态路径规划方法，其特征在于，还包括步骤S4：周期性判断机器人是否抵达目标位置；否，则返回步骤S1；是，则机器人停止运动。