一种基于四足机器人运动学模型的轨迹规划系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于四足机器人运动学模型的轨迹规划系统，基于四足机器人运动特点，将四足机器人侧向移动能力考虑在内，同时也将其运动速率受机器人速度与机器人朝向之间夹角的影响考虑在内；将四足机器人行进任务简化为点对点移动，只需要在指定时间内完成四足机器人需要的状态增量即可；利用四足机器人运动学模型和行进任务，自动生成一条可以通行的轨迹，并同时寻找完成行进任务的最短时间。本发明专利技术可以实现四足机器人非结构化的轨迹规划，具有高效、快速等优点，解决了目前四足机器人只能使用低效、适配性低的轨迹规划方法的缺点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四足机器人运动学模型的轨迹规划系统


[0001]本专利技术属于机器人运动轨迹规划领域，尤其涉及一种基于四足机器人运动学模型的轨迹规划系统。

技术介绍

[0002]对移动机器人而言，其任务一般为从当前位置运动至指定位置，并在移动过程中实施避开障碍物或完成指定动作，为完成这一任务，机器人需要寻找能通向目标点的路径，这个过程称之为路径规划。路径规划一般不考虑机器人的实际执行能力，也不考虑局部环境因素等不确定原因的影响，机器人如完全按此路径运动，将出现不可预料的情况。因此，在机器人运动过程中，必须结合环境因素以及自身运动学特性或动力学特性，找出一段能让机器人安全运动的局部路径，这个过程便是轨迹规划。
[0003]当下用于四足机器人的轨迹规划方法都是直接搬用面向轮式机器人的轨迹规划方法，没有考虑四足机器人的全向运动能力，不能发挥四足机器人能沿横向和斜向运动的优势，不仅如此，这些规划方法在运行时还会因为轮式机器人的运动学模型和四足机器人的运动模型不匹配而出现各种问题，例如使用动态窗口法(DWA)算法时，如果初始规划前进方向与机器人当前朝向相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于四足机器人运动学模型的轨迹规划系统，其特征在于，包括：四足机器人运动学模型、四足机器人行进任务、四足机器人轨迹规划器；其中：所述四足机器人运动学模型，纳入四足机器人全向运动能力和其速率约束，使用等效速率替代实际速度；所述四足机器人行进任务，为从当前点移动到目标定点；使用状态空间描述四足机器人的运动，将具体移动任务简化为四足机器人状态量的变化；所述四足机器人轨迹规划器，用于寻找最小的运动时间，并生成对应的运动轨迹，令四足机器人在最短时间内完成行进任务。2.如权利要求1所述基于四足机器人运动学模型的轨迹规划系统，其特征在于，所述四足机器人运动学模型中：四足机器人速度v、机器人速度方向与机器人朝向之间的夹角γ的约束关系：其中，a表示四足机器人前向的最大线速度，b表示四足机器人横向的最大线速度；四足机器人线速度|v|满足：其中，k代表机器人速度与该速度方向上最大速度的比值，也是四足机器人在此方向上的等效速率；v
max
为四足机器人最大速度；建立四足机器人的状态空间：其中，x、y为四足机器人的横坐标和纵坐标，为x、y对应方向上的机器人速度；β是机器人速度与世界坐标系X轴正方向之间的夹角；则四足机器人的运动学模型如下：则四足机器人的运动学模型如下：则四足机器人的运动学模型如下：其中，z为四足机器人状态变量；为机器人等效加速度，为机器人速度方向的角速度，为γ的角速度。
3.如权利要求2所述基于四足机器人运动学模型的轨迹规划系统，其特征在于，所述四足机器人行进任务为，四足机器人从当前的状态量z0，在有限时间内，经过状态增量Δz的变化后，最终达到目标状态量z
f
；其中：；其中：；其中：其中，(x0,y0)为当前点的坐标，k0为当前等效速率，β0为当前机器人速度与世界坐标系X轴正方向之间的夹角，γ0为当前机器人速度与机器人朝向之间的夹角；(x
f
,y
f
)为目标定点的坐标，k
f
为目标等效速率，β
f
为目标机器人速度与世界坐标系X轴正方向之间的夹角，γ
f
为目标机器人速度与机器人朝向之间的夹角。4.如权利要求3所述基于四足机器人运动学模型的轨迹规划系统，其特征在于，所述四足机...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，吴俊，朱秋国，徐巍华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：