机器人导航控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机器人导航控制方法和装置。其中，该方法包括：在机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，确定机器人与期望路径的侧向偏差；根据机器人的航向、侧向偏差以及侧向偏差比例系数，确定机器人的航向偏差；根据机器人的航向偏差确定左右电机控制量，并生成左右电机控制指令发送给左右电机。本发明专利技术解决了现有技术中机器人无法准确跟随期望路径的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人控制领域，具体而言，涉及一种机器人导航控制方法和装置。
技术介绍
智能移动机器人是一类能够通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标的自主导航运动，从而完成预定任务的机器人系统。要实现机器人自主导航运动，必须要解决环境建模、实时定位、路径规划、运动控制等一系列问题。其中，移动机器人的运动控制根据控制目标的不同，可以分为轨迹跟踪、道路跟随和点镇定三类问题。道路跟随问题是指在惯性坐标系中，机器人从给定的初始状态出发，到达并跟随指定的几何路径。在已知环境导航任务中，通过全局路径规划可以确定机器人期望的移动路径；在未知环境中，移动机器人通过传感器获取环境信息建立环境模型，基于环境模型进行路径规划，确定期望的移动路径。基于路径规划得到的期望轨迹一般表示为全局坐标系中的一系列路标点。现有技术中的路径跟随控制算法不能确保机器人准确的跟随期望路径，机器人会和期望路径发生较大偏差。针对现有技术中机器人无法准确跟随期望路径的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种机器人导航控制方法和装置，以至少解决现有技术中机器人无法准确跟随期望路径的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种机器人导航控制方法，包括：在机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，确定机器人与期望路径的侧向偏差；根据机器人的航向、侧向偏差以及侧向偏差比例系数，确定机器人的航向偏差；根据机器人的航向偏差确定左右电机控制量，并生成左右电机控制指令发送给左右电机。进一步地，在机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，还包括：确定机器人是否到达期望路径的终点；在机器人到达期望路径的终点的情况下，生成停车指令，并按照停车指令停止移动。进一步地，在机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，还包括：确定机器人前方是否有障碍；在机器人前方有障碍的情况下，生成停车指令，并按照停车指令停止移动。进一步地，在机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，还包括：确定机器人是否接收到外界的遥控指令；在机器人接收到外界的遥控指令的情况下，按照遥控指令进行移动。进一步地，确定机器人是否到达期望路径的终点的步骤包括：根据机器人的当前位置确定机器人的目标路径节点，其中，期望路径包括多个路径节点，每一个路径节点都有一个序号，且相邻的路径节点的序号相差为一，目标路径节点为多个路径节点之一；确定目标路径节点的序号是否为多个路径节点中最后一个路径节点的序号加一；若是，则确定机器人到达期望路径的终点，否则，确定机器人还未到达期望路径的终点。进一步地，根据机器人的当前位置确定机器人的目标路径节点的步骤包括：从多个路径节点的第一个路径节点开始，依次计算机器人当前位置与每一个路径节点的距离；若存在与机器人当前位置的距离小于等于门限值的路径节点，则选取第一个与机器人当前位置的距离小于等于门限值的路径节点的下一个路径节点作为目标路径节点，并终止计算机器人当前位置与多个路径节点中剩余路径节点的距离；若机器人当前位置与多个路径节点的距离均大于门限值，则选取与机器人当前位置距离为最小时对应的路径节点作为目标路径节点。进一步地，根据机器人的当前位置确定机器人的目标路径节点的步骤之后包括：确定机器人当前位置与目标路径节点的距离；在机器人当前位置与目标路径节点的距离小于等于门限值的情况下，确认机器人到达目标路径节点，将目标路径节点的下一个路径节点作为新的目标路径节点。进一步地，确定机器人当前位置与目标路径节点的距离的步骤包括：按照预设位置判断周期确定机器人当前位置与目标路径节点的距离。进一步地，在机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，确定机器人与期望路径的侧向偏差的步骤包括：在机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，按照预设航向调整周期确定机器人与期望路径的侧向偏差。进一步地，确定机器人与期望路径的侧向偏差的步骤包括：其中，pl_dist表示机器人与期望路径的侧向偏差，x和y分别表示机器人当前位置的横坐标和纵坐标，X1和Y1分别表示机器人在当前位置时的目标路径节点的上一个路径节点的横坐标和纵坐标，X2和Y2分别表示机器人在当前位置时的目标路径节点的横坐标和纵坐标。进一步地，根据机器人的航向、侧向偏差以及侧向偏差比例系数，确定机器人的航向偏差的步骤包括：其中，Corner表示机器人的航向偏差，Head表示机器人的航向，Kd_P表示侧向偏差比例系数。进一步地，根据机器人的航向偏差确定左右电机控制量的步骤包括：根据机器人的航向偏差确定航向PI调整参数；根据航向PI调整参数确定左右电机控制量。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种机器人导航控制装置，包括：第一确定模块，用于在机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，确定机器人与期望路径的侧向偏差；第二控制模块，用于根据机器人的航向、侧向偏差以及侧向偏差比例系数，确定机器人的航向偏差；第三控制模块，用于根据机器人的航向偏差确定左右电机控制量，并生成左右电机控制指令发送给左右电机。在本专利技术实施例中，采用双闭环道路跟随控制算法，通过先确定机器人与期望路径的侧向偏差，根据侧向偏差确定机器人的航向偏差，再根据机器人的航向偏差确定左右电机控制量，通过左右电机控制量生成的左右电机控制指令来控制左右电机，达到了确保机器人准确跟随期望路径的目的，从而实现了机器人平稳、连贯按照期望路径运动的技术效果，进而解决了现有技术中机器人无法准确跟随期望路径的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例1的一种可选的机器人导航控制的方法示意图一；图2是根据本专利技术实施例1的一种可选的机器人导航控制的方法示意图二；图3是根据本专利技术实施例2的一种可选的机器人导航控制的装置结构图一；图4是根据本专利技术实施例2的一种可选的机器人导航控制的装置结构图二；图5是根据本专利技术实施例2的一种可选的机器人导航控制的装置结构图三；图6是根据本专利技术实施例2的一种可选的机器人导航控制的装置结构图四；图7是根据本专利技术实施例2的一种可选的机器人导航控制的装置结构图五；图8是根据本专利技术实施例2的一种可选的机器人导航控制的装置结构图六；图9是根据本专利技术实施例2的一种可选的机器人导航控制的装置结构图七；以及图10是根据本专利技术实施例2的一种可选的机器人导航控制的装置结构图八。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人导航控制方法，其特征在于，包括：在所述机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，确定所述机器人与所述期望路径的侧向偏差；根据所述机器人的航向、所述侧向偏差以及侧向偏差比例系数，确定所述机器人的航向偏差；根据所述机器人的航向偏差确定左右电机控制量，并生成左右电机控制指令发送给左右电机。

【技术特征摘要】
1.一种机器人导航控制方法，其特征在于，包括：在所述机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，确定所述机器人与所述期望路径的侧向偏差；根据所述机器人的航向、所述侧向偏差以及侧向偏差比例系数，确定所述机器人的航向偏差；根据所述机器人的航向偏差确定左右电机控制量，并生成左右电机控制指令发送给左右电机。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，还包括：确定所述机器人是否到达所述期望路径的终点；在所述机器人到达所述期望路径的终点的情况下，生成停车指令，并按照所述停车指令停止移动。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，还包括：确定所述机器人前方是否有障碍；在所述机器人前方有障碍的情况下，生成停车指令，并按照所述停车指令停止移动。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述机器人沿着预先写入的期望路径移动过程中，还包括：确定所述机器人是否接收到外界的遥控指令；在所述机器人接收到所述外界的遥控指令的情况下，按照所述遥控指令进行移动。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述机器人是否到达所述期望路径的终点的步骤包括：根据所述机器人的当前位置确定所述机器人的目标路径节点，其中，所述期望路径包括多个路径节点，每一个所述路径节点都有一个序号，且相邻的所述路径节点的序号相差为一，所述目标路径节点为所述多个路径节点之一；确定所述目标路径节点的序号是否为所述多个路径节点中最后一个路径节点的序号加一；若是，则确定所述机器人到达所述期望路径的终点，否则，确定所述机器人还未到达所述期望路径的终点。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人的当前位置确定所述机器人的目标路径节点的步骤包括：从所述多个路径节点的第一个路径节点开始，依次计算所述机器人当前位置与每一个所述路径节点的距离；若存在与所述机器人当前位置的距离小于等于门限值的路径节点，则选取第一个与所述机器人当前位置的距离小于等于所述门限值的路径节点的下一个路径节点作为所述目标路径节点，并终止计算所述机器人当前位置与所述多个路径节点中剩余路径节点的距离；若所述机器人当前位置与所述多个路径节点的距离均大于所述门限值，则选取与所述机器人当前位置距离为最小时对应的路径节点作为所述目标路径节点。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述机器人的当前位置确定所述机器人的目标路径节点的步骤之后包括：确定所述机器人当前位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，刘汝佳，李楠，吕翀，段俊杰，
申请(专利权)人：航天科工智能机器人有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11