基于信息融合与环境感知的机器人行走避障方法技术

技术编号:14642724 阅读:92 留言:0更新日期:2017-02-15 22:50
本发明专利技术公开了一种基于信息融合与环境感知的机器人行走避障方法,主要解决现有技术中机器人难以根据全局信息和环境类型进行避障行走的问题。其实现方案是:1.在机器人各方位设置多类型传感器,测量距离信息与倾角信息,2.通过信息融合技术判断机器人所处环境安全状态并识别环境类型,3.根据传感器与测距范围设定模糊隶属度函数,4.根据多源距离信息与环境类型计算避障方向和行走时间,设置行走速度;6.将行走方向、时间、速度输入机器人动力系统,从而避障行走。本发明专利技术基于信息融合技术,结合具体环境类型进行模糊避障,提高了机器人避障行走的灵活性和安全性,可用于家用机器人控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人
,特别设计一种机器人行走避障方法,可用于家用机器人控制。
技术介绍
随着科学技术的进步,人们的生活水平逐渐提高。同时,智慧家居概念的出现,促使家用机器人的发展愈发热烈。现如今,家用机器人在家庭服务、娱乐、清洁方面的应用已经非常广泛。然而要实现以上功能,不可避免的,机器人在移动过程中必须具备自主行走避障的能力。由于机器人受体型和活动环境的限制,现有机器人通常是基于已知环境地图或预设路径实现行走,甚至随机游走。这些行走方式不仅不够灵活、效率低,对机器人机身具有破坏性,而且不能保证在动态可变的环境中智能做出行走决策,因而需要的未知环境下的路径进行规划。目前,对于未知环境下的路径规划问题,常用的方法有遗传算法、人工势场法、A*算法等,其中:遗传算法需对全局环境数据多次搜索计算,搜索空间代价大;人工势场法在机器人行走过程中,通过计算环境势场矩阵判决行走方向,容易陷入局部最优;A*算法是一种静态路径的搜索方法,基于估计函数进行路径判断,算法复杂度高。同时,上述这些传统方法还存在以下共同缺点:1.机器人在行走过程中,每一步的判决结果仅考虑当前状态,忽略历史行走状态,造成状态离散化;2.机器人行走过程中,前一步的误差结果持续影响后面步骤的计算判断,使得误差累加,造成避障精度降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有方法的不足,提出一种基于信息融合与环境感知的机器人行走避障方法,以使行走动作连贯化,降低单步误差,提高避障精度。为了实现上述目的,本专利技术的技术方案包括如下:(1)通过部署在机器人机身的多类型传感器,获取机器人行走环境中的多源距离信息:D0={d0,d1,...,dk,...,dn本文档来自技高网...
基于信息融合与环境感知的机器人行走避障方法

【技术保护点】
基于信息融合与环境感知的机器人行走避障方法,包括如下步骤:(1)通过部署在机器人机身的多类型传感器,获取机器人行走环境中的多源距离信息:D0={d0,d1,...,dk,...,dn},其中dk表示第k个传感器所测距离信息,k的取值为从0到n,n为传感器个数;(2)根据多源距离信息D0,计算机器人的全局加权平均距离信息D;(3)危险环境状态识别:(3a)计算机器人的全局安全状态阈值βD和故障状态阈值βS;βD=rβS=Δtv+r其中,r表示机器人几何半径,Δt表示机器人单步迭代时间,v表示机器人行走速度;(3b)将机器人全局加权平均距离信息D与全局安全状态阈值βD进行比较,识别环境危险状态:若D<βD,则判断为危险状态,机器人停止行走,若D≥βD,则判断为安全状态,执行步骤(3c);(3c)将机器人行走方向测量距离S与故障状态阈值βS进行比较,识别行走故障状态:若S<βS,则判断为故障状态,机器人停止行走,若S≥βS,则判断为非故障状态,执行步骤(4);(4)一般环境状态识别:(4a)利用多源距离信息D0,得到沿墙壁环境状态信息e1;(4b)利用多源距离信息D0,得到地势突变环境状态信息e2;(4c)利用机器人顶部陀螺仪传感器测量信息θ,得到坡度改变环境状态信息e3;(5)计算行走避障方向:(5a)将传感器测量距离按比例划分,得到模糊避障算法所需的控制论域US与控制论域阈值集合TS;(5b)选取最小运算法函数作为隶属度函数R(d),计算多源距离信息D0与步骤(4)得到的三种环境状态信息e1,e2,e3,得到隶属度向量R0;(5c)运用重心法对隶属度向量R0解模糊,得到模糊避障算法的输出值F(t);(5d)对模糊避障算法的输出值F(t)四舍五入取整,得到机器人行走避障方向M;(6)映射行走变量:(6a)根据模糊避障算法的输出值F(t),计算机器人行走的时间比率rt:rt=US-|F(t)-TS|US]]>(6b)根据时间比率rt与单位驱动时间Δt0,计算机器人下一步行走的时间Tr:Tr=rtΔt0(7)驱动机器人行走:(7a)设置机器人行走速度v;(7b)将行走时间Tr、行走避障方向M、行走速度v输入机器人动力系统,驱动机器人行走。...

【技术特征摘要】
1.基于信息融合与环境感知的机器人行走避障方法,包括如下步骤:(1)通过部署在机器人机身的多...

【专利技术属性】
技术研发人员:李颖王雪彦王子宽孙广越梁议丹
申请(专利权)人:西安电子科技大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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