[发明专利]轮式机器人节能轨迹规划方法、规划设备及可读存储介质

说明书

本发明公开一种轮式机器人节能轨迹规划方法、规划设备及可读存储介质，所述轮式机器人节能轨迹规划方法包括：通过获取轮式机器人行驶区域的地图信息，使用A*算法规划出机器人从初始点到目标点最小行驶代价的行驶路线，并在最小行驶代价的行驶路线的基础上结合构建的非线性模型预测控制算法，通过求解能耗指标函数最小函数值，得到满足能耗指标函数最小函数值的最优驱动力与最优制动力关于时间变化的曲线，通过控制机器人使用最优驱动力与最优制动力在最小行驶代价的行驶路线上行驶，实现机器人行驶能耗的大幅度减少和行驶里程的进一步提高。

技术领域

本发明涉及机器人运动节能控制领域，尤其涉及一种轮式机器人节能轨迹规划方法、规划设备及可读存储设备。

背景技术

轮式机器人主要由电池进行供能，由于电池容量有限，如何提高机器人的行驶里程就成为了一个关键问题。当前，从生产和使用两个方面将节能技术分为生产过程中的节能设计和行驶过程中的节能控制。目前节能控制主要集中于限定条件下的优化控制，在满足驱动、制动等条件的前提下，对动力传动系统进行优化以减少传动过程中的能量损耗，但节能潜力较小提高的行驶里程有限。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种轮式机器人节能轨迹规划方法，旨在解决目前机器人节能控制领域中通过优化传动系统减少能耗提高机器人行驶里程有限的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种轮式机器人节能轨迹规划方法，所述轮式机器人节能轨迹规划方法包括：

获取地图信息；

将所述地图信息对应电子地图划分出数个参考节点；

根据所述地图信息计算任意相邻两参考节点的行驶代价；

根据任意所述相邻两参考节点的行驶代价和A*算法，规划起始点到目标点的最小行驶代价路线；

获取所述最小行驶代价路线在电子地图中的路径信息；

根据所述路径信息结合非线性模型预测控制算法，规划在所述最小行驶代价路线上行驶的最优驱动力和最优制动力关于时间变化的曲线。

进一步的，所述将所述地图信息对应电子地图划分出数个参考节点包括：

将所述电子地图划分成多个网格，所述网格的几何中心为参考节点。

进一步的，所述根据所述地图信息计算任意相邻两参考节点的行驶代价包括：

根据所述地图信息获取任意相邻两参考节点间的地形及每种地形的路程距离；

根据所述任意相邻两参考节点间的地形、每种地形的路程距离和机器人自身属性，并结合能量消耗公式，计算任意相邻两参考节点间的能量消耗；

所述能量消耗公式为：

其中，在各种地形下所述机器人自身属性包括：滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和惯性力，在能量消耗公式中，F_f为滚动阻力、F_w为空气阻力、F_i为坡度阻力、F_j为惯性力、S为各种地形的路程距离、Q为能量消耗，任意两参考节点间的Q能量消耗即为任意两参考节点的行驶代价。

进一步的，所述根据任意所述相邻两参考节点的行驶代价和A*算法，规划起始点到目标点的最小行驶代价路线包括：

根据任意两参考节点的行驶代价使用A*算法公式，进行起始点到目标点的全局路径规划；

所述A*算法公式为：

f(n)＝g(n)+h(n)