[发明专利]考虑模糊绕障路径的消毒机器人控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种考虑模糊绕障路径的消毒机器人控制方法，包括构建与消毒机器人之运动学模型相对应的误差参数模型；根据绕障路径的模糊规则选择模型，获得消毒机器人的最优运行路径集合；根据误差参数模型与最优运行路径集合，构建和扩展消毒机器人的动态误差参数模型；构建与动态误差参数模型相对应的高阶滑模控制器；根据高阶滑模控制器，得到消毒机器人在运行过程中的控制增益和运行模型约束；根据高阶滑模控制器、控制增益以及运行模型约束对消毒机器人进行运动控制操作。本发明主要解决如何在绕障的过程中选择合适的路径并保持稳定运行的问题；本发明实现了消毒机器人运行过程中的绕障路径实时选择、绕障误差实时推导以及路径的精确跟踪。

技术领域

本发明涉及机器人路径规划及运动控制技术领域，具体为一种考虑模糊绕障路径的消毒机器人控制方法及系统。

背景技术

医院、传染病集中地以及酒店宾馆等环境中容易堆积对人体有害的微生物，必须依据规范指引对环境进行消毒，使用消毒机器人能够较好的实现消毒作业；消毒机器人进行消毒作业的过程中，不可避免的需要对过往的行人、小推车以及放置物等进行动态绕障，以便绕开障碍物继续进行作业。

然而，现有技术中的许多机器人控制方法，遇到障碍物时往往采用等待的方式解决，障碍物长久存在时，容易使机器人长时间保持在原位。

现有技术中也有许多的机器人控制方法会采用实时判断绕障需求的方法进行控制，例如公开号为CN112327620A，名称为兼顾绕障的移动机器人鲁棒控制方法及系统的中国发明专利公开文本，即公开了实时判断是否需要绕障，以获得移动机器人的实时运行轨迹之技术方案，这样的控制方法对于判断周期的设定极其严苛，设置不当的判断周期会使机器人系统在运行过程中产生过多及过大的抖动。

消毒机器人作为高度集成化的系统，如何在绕障的过程中选择合适的路径并保持稳定的运行成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑模糊绕障路径的消毒机器人控制方法及系统，能够对消毒机器人进行动态的模糊绕障以及位姿控制。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种考虑模糊绕障路径的消毒机器人控制方法，包括下述步骤：

S1、构建与消毒机器人之运动学模型相对应的误差参数模型；

S2、根据绕障路径的模糊规则选择模型，获得所述消毒机器人的最优运行路径集合；

S3、根据所述误差参数模型与所述最优运行路径集合，构建和扩展所述消毒机器人的动态误差参数模型；

S4、构建与所述动态误差参数模型相对应的高阶滑模控制器；

S5、根据所述高阶滑模控制器，得到所述消毒机器人在运行过程中的控制增益和运行模型约束；

S6、根据所述高阶滑模控制器、所述控制增益以及所述运行模型约束对所述消毒机器人进行运动控制操作。

上述技术方案中，步骤S1中，所述消毒机器人之运动学模型具体为：

式中：为所述消毒机器人当前位置的x轴坐标的导数，为所述消毒机器人当前位置的y轴坐标的导数，为当前所述消毒机器人在运行过程中的偏角，l为所述消毒机器人的中心点位置偏移量，v为所述消毒机器人的线速度，ω为所述消毒机器人的角速度，g为中间变量，g的矩阵形式为：

上述技术方案中，步骤S1中，所述误差参数模型的具体构建方法为：

S1.1、根据所述消毒机器人之运动学模型，求解得到所述消毒机器人的输入方程为：

S1.2、根据所述消毒机器人的输入方程，设计所述误差参数模型为：