[发明专利]基于ROS操作系统的机器人速度控制方法及装置

说明书

本发明公开了基于ROS操作系统的机器人速度控制方法及装置，属于机器人控制技术领域，要解决的技术问题为如何减缓机器人控制过程中的速度突变。包括如下步骤：基于指数加权平均方法编写速度加权节点；速度加权节点订阅速度发布节点发布的速度指令话题，并获取下一时刻的机器人期望速度；速度加权节点订阅机器人状态发布节点发布的话题，并获取当前时刻的机器人实际速度；基于机器人期望速度和机器人实际速度计算机器人加速度；基于机器人加速度和预设的加速度阈值，判断是否进行指数加权，如果需要进行指数加权，对机器人期望速度进行指数加权平均；将速度加权节点发布的速度发布至相关速度订阅节点以控制机器人底盘的速度。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体地说是基于ROS操作系统的机器人速度控制方法及装置。

背景技术

ROS操作系统(Robot Operating System)是一种开源机器人操作系统，被广泛应用于机器人以及自动驾驶领域。

在机器人控制过程中，机器人的速度对整个机器人任务的安全起着决定性的作用，尤其在机器人起步过程中，过高的加速度会对机器人系统造成安全威胁。

指数加权平均(exponentially weighted averges)，也叫指数加权移动平均，是一种常用的序列数据处理方式。它的计算公式如下：

v_t＝βv_t-1+(1-β)θ_t

其中，θ_t为t时刻发布的机器人速度，β为指数加权平均系数β∈[0，1]，v_t为t时刻经过指数加权后的速度。

在实际操作过程中，根据实际情况来调节β的大小。当β＝0.98时指数加权平均最后的结果相当于最近50个时刻的平均速度值；当β＝0.9时，指数加权平均最后的结果相当于最近10个时刻的平均速度值；当β＝0.5时，指数加权平均最后的结果相当于最近2个时刻的平均速度值。

如何减缓机器人控制过程中的速度突变，是需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足，提供基于ROS操作系统的机器人速度控制方法及装置，来解决如何减缓机器人控制过程中的速度突变的问题。

第一方面，本发明提供基于ROS操作系统的机器人速度控制方法，在原有的速度控制流程中增加速度加权节点，通过所述速度加权节点对机器人的速度进行加权处理，减缓机器人控制过程中的速度突变，所述方法包括如下步骤：

基于指数加权平均方法编写速度加权节点；

所述速度加权节点订阅速度发布节点发布的速度指令话题，并获取下一时刻的机器人期望速度；

所述速度加权节点订阅机器人状态发布节点发布的话题，并获取当前时刻的机器人实际速度；

基于机器人期望速度和机器人实际速度计算机器人加速度；

基于机器人加速度和预设的加速度阈值，判断是否进行指数加权，如果需要进行指数加权，对机器人期望速度进行指数加权平均，将指数加权平均后的机器人期望速度作为所述速度加权节点发布的速度，如果不需要进行指数加权，将所述机器人期望速度作为所述速度加权节点发布的速度；

将所述速度加权节点发布的速度发布至相关速度订阅节点以控制机器人底盘的速度。

作为优选，所述速度加权节点包括：

速度订阅模块，所述速度订阅模块用于订阅速度发布节点发布的速度指令话题，获取下一时刻的机器人期望速度，并用于订阅机器人状态发布节点发布的话题，获取当前时刻的机器人实际速度；

加速度计算模块，所述加速度计算模块用于基于机器人期望速度和机器人实际速度计算机器人加速度；