[发明专利]一种基于梯度下降的轮式移动机器人状态调整方法

说明书

本发明公开了一种基于梯度下降的轮式移动机器人状态调整方法，包括：根据最小化轮式移动机器人当前状态与期望调整状态之间的偏差，基于梯度下降公式，设计在速度层上描述的新型性能指标；最小化新型性能指标，建立速度层状态调整方案；将速度层状态调整方案转化为二次型优化问题；采用递归神经网络对二次型优化问题进行求解，输出轮式移动机器人期望调整状态的求解结果；根据求解结果，下位机控制器驱动移动平台的双轮和机器人的关节使得轮式移动机器人调整到期望的状态。该方法可以同时调整移动平台和机器人，使其快速、准确的到达期望调整状态，操作方便、工作量少、作业规范且调整效果准确高效。

技术领域

本发明涉及轮式移动机器人的运动规划技术领域，特别涉及一种基于梯度下降的轮式移动机器人状态调整方法。

背景技术

轮式移动机器人，由双轮驱动的移动平台和n自由度的机器人组成。其灵活性和可移动性很大，因此具有很大的操作空间，已广泛应用于诸多领域，如物品搬运、火场搜救和宇宙探索等。移动机器人在工作空间中执行不同的规划任务时，当完成一个任务后，往往需要从当前的结构状态调整到一个指定/期望的状态。即，执行下一个任务时的起始状态。

一般情况，调整轮式移动机器人从当前状态到期望状态是分步进行的：先调整移动平台的状态，然后再调整机器人的状态。然而，这种方法繁琐、耗时且存在着明显缺陷。每次的调整都需要多次测量移动平台在水平地面上的位置和朝向角以及机器人在工作空间中的各个关节角度，才能使移动机器人准确的到达所指定/期望的状态来执行相关任务。并且，状态调整的不准确也会导致移动机器人无法成功的完成所规定的任务。

因此，在现有轮式移动机器人运动调整的基础上，如何提供一种基于梯度下降的轮式移动机器人状态调整方法，以使轮式移动机器人从当前状态快速、精确的调整到期望状态，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种至少解决上述部分技术问题的基于梯度下降的轮式移动机器人状态调整方法，该方法可高效实现轮式移动机器人在不同状态之间的自动调整，且快速精准、操作方便、工作量少、作业规范。

本发明实施例提供一种基于梯度下降的轮式移动机器人状态调整方法，包括如下步骤：

S1、根据最小化轮式移动机器人当前状态与期望调整状态之间的偏差，基于梯度下降公式，设计在速度层上描述的新型性能指标；

S2、最小化所述新型性能指标，建立速度层状态调整方案；

S3、将所述速度层状态调整方案转化为二次型优化问题；

S4、采用递归神经网络对所述二次型优化问题进行求解，输出所述轮式移动机器人期望调整状态的求解结果；

S5、根据所述求解结果，下位机控制器驱动移动平台的双轮和机器人的关节使得所述轮式移动机器人调整到期望的状态。

进一步地，所述轮式移动机器人由一个双轮驱动的移动平台和一个安装在移动平台上拥有n个自由度的机器人组成；所述步骤S1中，基于梯度下降公式，设计在速度层上描述的新型性能指标为：