[发明专利]一种检修机器人避碰规划方法

摘要

本发明属于传感探测领域，特别涉及一种基于激光测距数据来构建极坐标柱状图以解决势场法容易陷入局部最小值并频繁震颤的问题，克服增强式矢量场法在阈函数构造中未考虑机器人实时速度的缺点的检修机器人避碰规划方法。本发明包括：建立极坐标柱状图；通过阈函数简化极坐标柱状图；根据评价函数选择检修机器人前进方向。本发明具有计算量小、反应速度快的优点；缩小了机器人下一工作周期选择行进方向的范围，减小了相应的计算时间与能耗。

主权项

一种检修机器人避碰规划方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）建立极坐标柱状图：激光测距仪探测障碍物与检修机器人的距离，并将测得的距离分布信息传给微型计算机，用极坐标下的柱状图表示，x轴表示激光束的序号，y轴表示该探测方向上的障碍物距离；（2）通过阈函数简化极坐标柱状图：建立机器人运动方程， t = V ( t ) a , S ( t ) = V ( t ) t - 1 2 at 2 = V 2 ( t ) 2 a , 其中：t为时间，V(t)为t时刻的实时速度，a为加速度，S(t)为t时间走过的距离；对于探测方向i， V ( i , t ) = ( V t → · d i → ) d i = V t · cos ( θ ( t ) - i ) ; | θ ( t ) - i | ≤ 90 0 ; | θ ( t ) - i | ≥ 90 , S ( i , t ) = V 2 ( i , t ) 2 a = V t 2 · cos 2 ( θ ( t ) - i ) 2 a ; | θ ( t ) - i | ≤ 90 0 ; | θ ( t ) - i | ≥ 90 , 其中，V(i,t)为检修机器人t时刻在方向i上的速度，Vt为检修机器人的实时速度，di为检修机器人与i方向上障碍物间的距离，θ(t)为检修机器人随时间改变的前进方向，S(i,t)为检修机器人t时间在方向i上走过的距离，a为检修机器人的运动加速度；建立阈函数： W ( i , t ) = S ( i , t ) + R + D = V t 2 · cos 2 ( θ ( t ) - i ) 2 a + R + D ; | θ ( t ) - i | ≤ 90 R + D ; | θ ( t ) - i | ≥ 90 , 其中：Vt为检修机器人的实时速度，θ(t)为检修机器人随时间改变的前进方向，a为检修机器人的运动加速度，R为检修机器人自身尺寸的等效半径，D为从检修机器人到障碍物之间的安全距离；将极坐标柱状图转化为二元柱状图： H ( i ) = 1 d ( i ) ≥ W ( i , t ) 0 d ( i ) < W ( i , t ) 其中：1表示机器人可以通行，0表示机器人不可以通行；（3）根据评价函数选择检修机器人前进方向：建立可通行区集合，U＝{i|H(i)＝1}，定义评价函数C，C(i)＝K1|i‑Θ|+K2|i‑θ(t)|i∈U，其中，K1，K2为常数，Θ为检修机器人的目标方向，θ(t)为检修机器人随时间改变的前进方向，选取最佳行进方向：C(Ω)＝minC(i),i∈U其中：Ω为最优前进方向，minC(i)为可通行区中各方向的评价函数的最小值。