[发明专利]一种物体自主移动的决策方法

摘要

本发明是一种物体自主移动的决策方法，对于已经建好的二维或三维栅格地图，在栅格地图中进行特征分析并做环境特征建模，通过环境势函数与环境场强度来表征环境特征，是物体自主移动的基础，物体根据这些环境特征的势函数与场强度来做出移动的决策，本方法可以应用于机器人的路径规划与自主运动，为机器人在实际环境中的游戏应用、机器人清洁、无人机玩具低空穿越及起降等方面提供支撑。

主权项

一种物体自主移动的决策方法，该方法是通过引入势函数与场的概念，来对环境空间进行建模，进而对在环境空间内做自主运动的物体提供决策依据，其实现按如下步骤给出：(1)通过相关的设备及算法，如激光雷达、视觉传感器及SLAM算法等，建立实际环境的二维或三维栅格地图，(2)在栅格地图上逐个分析每个障碍物栅格对周边空闲栅格的影响，这个影响用环境的势函数来表示，势函数表示(x，y，z)处的栅格在t时刻所受的所有障碍物栅格的影响(如果是二维的环境则不考虑Z轴)，详细如下所示。障碍物栅格Q_i，i∈[1，n]在t时刻对栅格(x，y，z)的影响：G为一常数；在t时刻，栅格(x，y，z)所受影响的变化率即势函数的变化率来表示该处栅格的涨落情况，我们用E来标记此涨落情况，E即为该处栅格的梯度：(3)我们记：$\left\{\begin{array}{c}{e}^{i\mathrm{\&theta;}}=(cos\mathrm{\&theta;},sin\mathrm{\&theta;})\\ e^{i\&lt;\mathrm{\&theta;},\mathrm{\&beta;}\&gt;}=(\sin \mathrm{\&beta;}cos\mathrm{\&theta;},sin\mathrm{\&beta;}sin\mathrm{\&theta;},cos\mathrm{\&beta;})\end{array}\right.$其中，β∈[0，π]是空间向量与Z轴的夹角，θ∈[0，2π)是XY平面内的向量与X轴的夹角，在二维空间内令l＝e^iθ；在三维空间内令l＝e^i<θ，β>；从局部来看，在t时刻，栅格(x，y，z)在各个方向的涨落为，所以，当时，E_l＝0，是为一条安全的移动方向；另，当l沿梯度方向或梯度反方向趋向平衡点时，也是为一条安全的移动方向。从全局来看，当l方向不同时，其路径所消耗的功是不同的。