一种机器人避碰路径的规划方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术适用于机器人避碰和操控领域，提供了一种机器人避碰路径的规划方法、装置，所述方法包括：先根据机器人初始位形qs和目标位形qg计算得到碰撞检测距离参数的初始值rcol；再根据qs和qg构造双向快速密集搜索树，并设置所述双向快速密集搜索树的碰撞检测距离参数的值为rcol；然后根据qs、qg生成一条机器人规划路径；最后对机器人规划路径上的离散采样位形点分别进行碰撞检测，如果有离散位形点与障碍物发生碰撞，则更新rcol的值为rcol/2；并根据该更新后的rcol生成新的机器人规划路径，直至生成的新的机器人规划路径上的所有离散位形点均没有与障碍物发生碰撞为止。本发明专利技术，若机器人与障碍物发生碰撞会自适应将碰撞检测距离参数rcol减半，以便于成功通过狭窄通道或障碍物密集空间。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人避碰路径的规划方法、装置
本专利技术属于机器人避碰和操控领域，尤其涉及一种机器人避碰路径的规划方法、装置。
技术介绍
目前，基于采样的规划技术已被广泛应用于高自由度智能机器人避碰和操控等领域，成为国内外普遍关注的研究热点。该方法的显著优点是基于随机采样只需近似构造自由位形空间，从而避免了采用骨架网格和栅格分解等方法需完整和精确构造全部有效C-空间模型，以寻找精确解析所带来的PSPACE难题，规避了高自由度所引起的存储空间和计算量呈指数爆炸增长的NP问题。最典型的两类基于采样的运动规划方法为：快速随机搜索树法和概率地图法。它们均利用采样技术在自由C-空间中构造树或图，然后迭代细化，直到找到连接初始位形和目标位形的无碰撞路径解。然而，该类方法的有效性，尤其在处理高维空间和复杂障碍环境等复杂问题时，严重依赖于所选的采样参数和离散碰撞检测距离参数。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种机器人避碰路径的规划方法、装置，旨在解决现有技术在处理高维空间和复杂障碍环境等复杂问题时，严重依赖于所选的采样参数和离散碰撞检测距离参数的问题。一方面，提供一种机器人避碰路径的规划方法，所述方法包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人避碰路径的规划方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、根据机器人的初始位形qs和目标位形qg计算得到碰撞检测距离参数的初始值rcol；步骤2、根据所述初始位形qs、目标位形qg构造双向快速密集搜索树，所述双向快速密集搜索树包括正向快速密集搜索树和逆向快速密集搜索树；步骤3、设置所述双向快速密集搜索树的碰撞检测距离参数的值为rcol；步骤4、根据所述初始位形qs、目标位形qg采用自适应双向快速密集搜索树动态扩展方法生成一条机器人规划路径；步骤5、对所述机器人规划路径上的离散采样位形点分别进行碰撞检测，如果所有离散位形点均没有与障碍物发生碰撞，则将由所有离散采样位形点组成的机器人规划路径...

【技术特征摘要】
1.一种机器人避碰路径的规划方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、根据机器人的初始位形qs和目标位形qg计算得到碰撞检测距离参数的初始值rcol；步骤2、根据所述初始位形qs、目标位形qg构造双向快速密集搜索树，所述双向快速密集搜索树包括正向快速密集搜索树和逆向快速密集搜索树；步骤3、设置所述双向快速密集搜索树的碰撞检测距离参数的值为rcol；步骤4、根据所述初始位形qs、目标位形qg采用自适应双向快速密集搜索树动态扩展方法生成一条机器人规划路径；步骤5、对所述机器人规划路径上的离散采样位形点分别进行碰撞检测，如果所有离散采样位形点均没有与障碍物发生碰撞，则将由所有离散采样位形点组成的机器人规划路径作为有效路径，如果有离散采样位形点与障碍物发生碰撞，则执行步骤6；步骤6、更新rcol的值为rcol/2；步骤7、循环执行步骤3至6，直至生成的机器人规划路径上的所有离散采样位形点均没有与障碍物发生碰撞为止；所述步骤4包括：根据所述初始位形qs、目标位形qg计算得到扩展步长的初始值rext；根据所述初始位形qs、目标位形qg和所述扩展步长的初始值rext配置所述双向快速密集搜索树；局部调整所述扩展步长的初始值rext，获得一条机器人规划路径；所述局部调整所述扩展步长的初始值rext，获得一条机器人规划路径包括：从位形空间随机采样获得一个随机采样位形点qrand；搜索所述正向快速密集搜索树上与所述随机采样位形点qrand最近邻的边e1；在边e1上搜索与所述随机采样位形点qrand最近邻的位形点根据所述qrand、以及所述扩展步长rext计算得到不与障碍物发生碰撞的新位形点qnew；根据所述最近邻的位形点以及所述新位形点qnew做碰撞检测；如果连接所述最近邻的位形点和所述新位形点qnew之间的路径没有与障碍物发生碰撞，则搜索所述逆向快速密集搜索树上与所述新位形点qnew最近邻的边e2；在边e2上搜索与所述新位形点qnew最近邻的位形点根据所述最近邻的位形点以及所述新位形点qnew做碰撞检测；若连接所述最近邻的位形点和所述新位形点qnew之间的路径没有与障碍物发生碰撞时，将所述边e2、所述最近邻的位形点和所述新位形点qnew添加至所述逆向快速密集搜索树中，并获得新边enew，同时分别使与所述边e2和所述新边enew对应的扩展步长rext加倍；若连接所述最近邻的位形点和所述新位形点qnew之间的路径与障碍物发生碰撞时，计算机器人从向qnew移动而不与障碍物发生碰撞的最合适的位形点，将所述最合适的位形点、所述边e2和所述新位形点qnew添加至所述逆向快速密集搜索树中，并获得新边enew，同时分别使与所述边e2和所述新边enew对应的扩展步长rext减半，直至连接所述最近邻的位形点和所述新位形点qnew之间的路径没有与障碍物发生碰撞。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用加权采样方法，从位形空间随机采样获得一个随机采样位形点qrand。3.一种机器人避碰路径的规划装置，其特征在于，所述装置包括：碰撞检测距离初始化单元，用于根据机器人的初始位形qs和目标位形qg计算得到碰撞检测距离参数的初始值rcol；搜索树构建单元，用于根据所述初始位形qs、目标位形qg构造双向快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华忠，梁永生，但唐仁，唐飞，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，李华忠，
类型：发明
国别省市：广东;44