一种基于激光雷达的动态避障控制方法技术

基于激光雷达的动态避障控制方法，利用激光雷达实时获取移动机器人周围的环境信息，激光雷达数据记录了一段时间内激光雷达在各个方向上的障碍物的距离。避障控制器利用激光雷达的数据，判断障碍物是否在机器人的安全区域。若移动机器人检测到障碍物，首先通过激光雷达数据计算障碍物相对于移动机器人的方位，接着使用避障控制器计算移动机器人的控制输出量，控制机器人避开障碍物。若移动机器人没有检测到障碍物，则使用运动控制器，使得机器人能够到达目标点。移动机器人能够快速检测出障碍物的方位，通过避障控制器与运动控制器的切换以及对机器人的线加速度和角加速度的约束，使移动机器人生成平滑连续的轨迹。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达的动态避障控制方法
本专利技术涉及动态未知环境中机器人运动控制以及避障方法，针对机器人运动过程中出现的障碍物，本专利技术设计的避障算法通过采集激光雷达的距离信息，实时计算障碍物的方位，结合机器人的运动学模型和控制律，使机器人能够避开障碍物到达目标点。
技术介绍
随着机器人技术的发展，越来越多的移动机器人应用于生产生活中，例如医疗服务机器人，家庭服务机器人等。移动机器人完成运送物品的任务，需要具备感知环境，路径规划，运动控制等功能。除此之外，移动机器人还需要应对运动过程中出现的障碍物，感知并且避开障碍物，保证机器人能够安全的运行。可见，运动控制和避障算法是移动机器人完成更复杂任务的基础。避障算法主要分为静态避障算法和动态避障算法。静态避障算法针对已知的环境信息，规划出无碰撞的路径。动态避障算法针对未知的环境，包括移动的障碍物，控制移动机器人向目标点运动同时避开障碍物。张海燕提出一种移动机器人路径规划和避障方法及系统，利用已知障碍物环境信息建立二维栅格地图，并在所述二维栅格地图中，采用跳点搜索算法确定所述起点到所述终点之间的最短路径(张海燕.移动机器人路径规划和避障方法及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光雷达的动态避障控制方法，具体步骤如下：步骤1：使用激光雷达实时获取障碍物信息；使用激光雷达记录一个扫描周期内各个角度上障碍物的距离数据；定义移动机器人的安全距离Ls，激光雷达的数据DL，DL＝{Ln|n∈[0,360)}，其中Ln表示在角度为n的方向上的障碍物距离；首先，在安全距离内检测是否有障碍物，若安全距离内出现障碍物，则利用Ls筛选所有安全距离内的点，记为DS，DS＝{Ln|Ln＜Ls,Ln∈DL}；步骤2：计算障碍物的方位；利用步骤1获取的障碍物信息，计算障碍物的方向与距离，将障碍物抽象为一个质点；定义移动机器人的半径Rs；首先，计算各个激光雷达数据点的权重W，

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的动态避障控制方法，具体步骤如下：步骤1：使用激光雷达实时获取障碍物信息；使用激光雷达记录一个扫描周期内各个角度上障碍物的距离数据；定义移动机器人的安全距离Ls，激光雷达的数据DL，DL＝{Ln|n∈[0,360)}，其中Ln表示在角度为n的方向上的障碍物距离；首先，在安全距离内检测是否有障碍物，若安全距离内出现障碍物，则利用Ls筛选所有安全距离内的点，记为DS，DS＝{Ln|Ln＜Ls,Ln∈DL}；步骤2：计算障碍物的方位；利用步骤1获取的障碍物信息，计算障碍物的方向与距离，将障碍物抽象为一个质点；定义移动机器人的半径Rs；首先，计算各个激光雷达数据点的权重W，其中kw为常系数；接着，计算DS中Ln的加权平均值；定义Le为障碍物距离的加权平均值，定义θe为障碍物距离的加权平均值，最后使用θe，Le描述障碍物的方位；步骤3：设计避障控制器；在人工势场法的基础上做出改进，不但利用移动机器人与障碍物之间的距离信息，而且利用移动机器人与障碍物之间的角度信息；定义移动机器人当前的朝向θR，移动机器人与障碍物之间的角度运动学模型基于二轮差动的移动机器人，使用线加速度v，角加速度ω，控制移动机器人运动，则避障控制器的设计如下：其中，kv，kω，kvr，kωr均为常系数；步骤4：设计运动控制器；若激光雷达没有检测出障碍物，则控制移动机器人向目标点运动；运动控制器如下：v＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧林林，卢靓，禹鑫燚，朱熠琛，朱峰，郭永奎，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33