[发明专利]移动机器人沿给定路径的完备且最短时间轨迹规划方法

摘要

一种移动机器人沿给定路径的完备且最短时间轨迹规划方法，包括：1.将多维轨迹规划问题转换为路径位置和路径速度的两维问题；1.1以路径位置s，路径速度和路径加速度表示机器人系统；1.2机器人系统的运动学和动力学约束转为路径速度和路径加速度约束；1.3计算最大和最小路径加速度以及最大速度限制曲线MVC*(s)；2.以最大路径加速度正向积分加速曲线；3.从加速曲线与MVC*(s)相交点开始，沿MVC*(s)寻找路径加速度切换区域；4.以最小路径加速度反向积分减速曲线；5.当遍历到路径终点时，结束；本发明所提的规划方法能够为给定路径实时输出时间最短轨迹，且该规划方法具有完备性。

主权项

一种移动机器人沿给定路径的完备且最短时间轨迹规划方法，该方法具体步骤如下：第1步，将多维轨迹规划问题转换为路径位置和路径速度的两维轨迹规划问题；第1.1步，机器人系统路径参数化，用路径位置，路径速度和路径加速度重新表达机器人系统；第1.2步，机器人系统的运动学和动力学约束转换为关于路径位置，路径速度和路径加速度的不等式约束；第1.3步，计算最大、最小路径加速度以及在路径位置和路径速度组成的二维平面内的最大速度限制曲线；第2步，从路径起点或路径加速度切换区域开始，以最大路径加速度正向积分加速曲线；路径加速度切换区域包括两类：切换点和切换弧，其中切换弧是位于最大速度限制曲线上满足路径加速度约束的连续弧线段；第3步，从加速曲线与最大速度限制曲线相交点开始，沿最大速度限制曲线寻找路径加速度切换区域，直到路径终点为止。第4步，从路径终点或路径加速度切换区域开始，以最小路径加速度反向积分减速曲线；反向积分的减速曲线和正向积分的加速曲线相交，共同构成所规划的最短时间轨迹。