移动机器人的运动控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及运动控制领域，公开了一种移动机器人的运动控制方法和装置，其中，移动机器人的运动控制方法，包括：获取所述移动机器人的运动路径；将所述运动路径拆分为多个运动点；计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率；根据所述移动机器人当前所处的运动点处的曲率控制所述移动机器人向下一个所述运动点移动，直至所述移动机器人到达所述运动路径的终点。本发明专利技术实施方式所提供的移动机器人的运动控制方法和装置具有提升移动机器人沿非固定曲率的移动路径运动时的控制精度的优点。

【技术实现步骤摘要】
移动机器人的运动控制方法及装置
本专利技术实施例涉及运动控制领域，特别涉及一种移动机器人的运动控制方法及装置。
技术介绍
移动机器人是一种自主控制移动、自动执行工作的智能装置，它可以在地面上或其他表面上移动，它既可以接受用户的指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。随着科学技术的进步，移动机器人在诸如生产、军事、服务等领域均有应用，尤其在家居服务领域应用越来越广，例如吸尘、扫地、拖地、擦玻璃等清洁机器人以及用于割草的割草机器人等。为了保证移动机器人运动的安全性和工作效率，移动机器人通常是跟踪预先设定好的路径进行移动，现有技术中实现路径跟踪的方法主要包括控制算法结合人工控制策略和控制算法结合固定路径特征两种。两种路径跟踪方法的原理都是预先在移动机器人中存储多个离散的曲率和各个离散的曲率下移动机器人的运动状态，在运动路径规划完成后，将运动路径的曲率提供给移动机器人，移动机器人自动将运动路径的曲率与预存的曲率进行匹配，获取运动状态，从而跟随运动路径进行移动。然而，本专利技术的专利技术人发现：无论是控制算法结合人工控制的方法，还是控制算法结合固定路径特征的方法，其都局限于具有固定曲率的路径(如折线或直线圆弧组合曲线)，对于非固定曲率的路径的循迹控制精度较差，容易导致移动机器人脱离路径。
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的在于提供一种移动机器人的运动控制方法及装置，提升移动机器人沿非固定曲率的运动路径运动时的控制精度。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种移动机器人的运动控制方法，包括获取所述移动机器人的运动路径；将所述运动路径拆分为多个运动点；计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率；根据所述移动机器人当前所处的运动点处的曲率控制所述移动机器人向下一个所述运动点移动，直至所述移动机器人到达所述运动路径的终点。本专利技术的实施方式还提供了一种移动机器人的运动控制装置，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如前述的移动机器人的运动控制方法。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，将运动路径拆分为多个运动点，通过求取运动路径在每个运动点处的曲率，并根据移动机器人当前所处的运动点处的曲率控制移动机器人向下一个运动点移动，即将移动机器人跟随运动路径移动的过程拆分为移动机器人自一个运动点朝向下一个运动点移动的过程。由于移动机器人自一个运动点朝向下一个运动点的移动过程根据移动机器人当前所处的运动点的曲率控制，其控制精度较高，从而使得移动机器人跟随运动路径移动的行走精度较高。由于本申请实施方式获取每个运动点的曲率，因此，即使是沿非固定曲率的运动路径运动，移动机器人依然可以保持较高的控制精度。另外，所述计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率，具体包括：建立空间坐标系，将所述运动路径及所述多个运动点映射到所述空间坐标系中；获取各个所述运动点在所述空间坐标系中的坐标值；根据各个所述运动点的坐标值，计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率。建立空间坐标系，将运动路径及运动点映射到空间坐标系中，通过空间坐标系的坐标表示运动点的位置，根据运动点的坐标值计算运动路径在各个运动点处的曲率，使得曲率的计算更为方便。另外，所述根据各个所述运动点的坐标值，计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率，具体包括：根据各个所述运动点的坐标值，计算各个所述运动点处的k_cos曲率；将各个所述运动点处的k_cos曲率作为所述运动路径在各个所述运动点处的曲率。另外，所述根据各个所述运动点所对应的坐标值，计算各个所述运动点处的k_cos曲率，具体包括：计算各个所述运动点处的k_cos曲率其中，pt、pt-k、pt+k分别为所述运动路径上第i个所述运动点、第i-k个所述运动点和第i+k个所述运动点在所述空间坐标系中的坐标。另外，所述根据各个所述运动点所对应的坐标值，计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率，具体包括：根据各个所述运动点所对应的坐标值，计算各个所述运动点处的U弦长曲率；将各个所述运动点处的U弦长曲率作为所述运动路径在各个所述运动点处的曲率。另外，所述根据各个所述运动点所对应的坐标值，计算各个所述运动点处的U弦长曲率，具体包括：计算各个所述运动点处的U弦长曲率其中，UE为定常量参数，分别为第j+Uf个所述运动点和第j-Ub个所述运动点在所述空间坐标系中的坐标，为第j个所述运动点处的U弦长曲率的符号，为第j+Uf个所述运动点和第j-Ub个所述运动点之间的欧氏距离。另外，所述根据所述移动机器人当前所处的运动点处的曲率控制所述移动机器人向下一个所述运动点移动，具体包括：获取所述移动机器人当前所处的运动点处的曲率作为当前曲率；判断所述当前曲率是否大于预设值；若否，则根据路径跟随控制算法、控制所述移动机器人向下一个所述运动点移动；若是，则根据原地旋转控制算法、控制所述移动机器人原地旋转第一角度后，根据所述路径跟随控制算法、控制所述移动机器人向下一个所述运动点处移动。当移动机器人当前所处的运动点的曲率大于预设值时，根据原地旋转控制算法控制移动机器人原地旋转第一角度，利用原地旋转防止曲率过大而导致无法在移动过程中实现大角度转弯、确保循迹性，提升大曲率路径的运动精度。另外，所述判断所述当前曲率是否大于预设值，具体包括：获取所述移动机器人当前所处的运动点的一个N邻域内、除所述当前所处的运动点外的各个运动点处的曲率，其中，N为大于0的整数；判断所述当前曲率是否同时大于预设阈值和所述各个运动点处的曲率中最大值的预设倍数；若是，则所述当前曲率大于预设值，若否，则所述当前曲率不大于预设值。另外，所述根据路径跟随控制算法、控制所述移动机器人向下一个所述运动点移动，具体包括：获取所述移动机器人的当前位姿p1(x1，y1，θ1)和下一个所述运动点处的目标位姿p2(x2，y2，θ2)，其中，x1，y1为所述当前所处的所述运动点的坐标值，x2，y2为所述下一个所述运动点的坐标值，θ1为所述移动机器人在所述当前位置的朝向，θ2为所述移动机器人在下一个所述运动点的目标朝向；根据所述当前位姿和所述目标位姿计算得到移动误差其中，ex＝x1-x2，ey＝y1-y2，eθ＝θ1-θ2；根据所述移动误差求取所述移动机器人的线速度v和角速度w，其中，vr为预设的参考线速度，为当前位置的曲率，l1、l2、l3、β分别为第一预设参数、第二预设参数、第三预设参数和第四预设参数；控制所述移动机器人按照所述线速度和角速度向下一个所述运动点移动。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。图1是本专利技术实施方式的核心程序流程图；图2是本专利技术第一实施方式所提供的移动机器人的运动控制方法的程序流程图；图3是本专利技术第一实施方式所提供的获取移动机器人当前所处位置的k_cos曲率的程序流程图；图4是本专利技术第二实施方式所提供的移动机器人的运动控制方法的程序流程图；图5是本专利技术第二实施方式所提供的获取移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动机器人的运动控制方法，其特征在于，包括：获取所述移动机器人的运动路径；将所述运动路径拆分为多个运动点；计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率；根据所述移动机器人当前所处的运动点处的曲率控制所述移动机器人向下一个所述运动点移动，直至所述移动机器人到达所述运动路径的终点。

【技术特征摘要】
1.一种移动机器人的运动控制方法，其特征在于，包括：获取所述移动机器人的运动路径；将所述运动路径拆分为多个运动点；计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率；根据所述移动机器人当前所处的运动点处的曲率控制所述移动机器人向下一个所述运动点移动，直至所述移动机器人到达所述运动路径的终点。2.根据权利要求1所述的移动机器人的运动控制方法，其特征在于，所述计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率，具体包括：建立空间坐标系，将所述运动路径及所述多个运动点映射到所述空间坐标系中；获取各个所述运动点在所述空间坐标系中的坐标值；根据各个所述运动点的坐标值，计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率。3.根据权利要求2所述的移动机器人的运动控制方法，其特征在于，所述根据各个所述运动点的坐标值，计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率，具体包括：根据各个所述运动点的坐标值，计算各个所述运动点处的k_cos曲率；将各个所述运动点处的k_cos曲率作为所述运动路径在各个所述运动点处的曲率。4.根据权利要求3所述的移动机器人的运动控制方法，其特征在于，所述根据各个所述运动点所对应的坐标值，计算各个所述运动点处的k_cos曲率，具体包括：计算各个所述运动点处的k_cos曲率其中，pi、pi-k、pi+k分别为所述运动路径上第i个所述运动点、第i-k个所述运动点和第i+k个所述运动点在所述空间坐标系中的坐标。5.根据权利要求2所述的移动机器人的运动控制方法，其特征在于，所述根据各个所述运动点所对应的坐标值，计算所述运动路径在各个所述运动点处的曲率，具体包括：根据各个所述运动点所对应的坐标值，计算各个所述运动点处的U弦长曲率；将各个所述运动点处的U弦长曲率作为所述运动路径在各个所述运动点处的曲率。6.根据权利要求5所述的移动机器人的运动控制方法，其特征在于，所述根据各个所述运动点所对应的坐标值，计算各个所述运动点处的U弦长曲率，具体包括：计算各个所述运动点处的U弦长曲率其中，UL为定常量参数，分别为第j+Uf个点和第j-Ub个点在所述空间坐标系中的坐标，第j+Uf个点和第j-Ub个点为运动点或两个运动点连线上的点，为第j个所述运动点处的U弦长曲率的符号，为第j+Uf个所述运动点和第j-Ub个所述运动点之间的欧氏距离。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海波，
申请(专利权)人：深兰人工智能芯片研究院江苏有限公司，深兰科技上海有限公司，深兰机器人常州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32