【技术实现步骤摘要】
一种基于人造引力场运动模拟的机器人运动规划方法
[0001]本专利技术涉及路径规划
，具体涉及一种基于人造引力场运动模拟的机器人运动规划方法。
技术介绍
[0002]人类进入新世纪以来，以互联网、大数据、人工智能为表示的新技术与制造业加速融合，推动了智能制造的进步与成熟。同时有关机器人的新技术和新产品不断出现，成为了推动新一轮科技革命和产业革命的新的动力，既改变了人们的生活，也为制造业的发展提供了突破口。一个国家智能机器人技术的水平高低象征着该国家自动化、人工智能、自适应、工业控制等多方面的综合实力。路径规划技术作为机器人研究领域的重要组成部分，其发展在一定程度上标志着机器人智能水平的高低，而路径规划方法的优劣直接影响路径规划效果。目前，国内外许多专家学者都在致力于路径规划算法的研究，常用的优化算法主要有人工势场法、免疫算法、蚁群优化算法、神经网络、粒子群优化算法和遗传算法等。人工势场法因其数学分析简单、计算量小、路径光滑等优点被广泛应用在实时避障和路径规划领域。但随着研究的不断深入，应用人工势场法进行机器人路径规划的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于人造引力场运动模拟的机器人运动规划方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1、在路径搜索空间中基于人工势场法在目标终点处构建对机器人的人造引力场，以及在空间故障点处构建对机器人的人造斥力场；步骤S2、量化机器人运动规划路径的路径曲折度，基于路径曲折度与S型函数为人造引力场和人造斥力场构建势场调节因子，并基于势场调节因子对所述人造引力场和人造斥力场进行组合得到机器人的人造合力场，以避免局部最优和目标终点不可达；步骤S3、基于所述人造合力场在路径搜索空间中规划出搜索起点至目标终点的运动规划路径，并利用B样条曲线对运动规划路径进行平滑优化得到从搜索起点至目标终点的最优运动路径。2.根据权利要求1所述的一种基于人造引力场运动模拟的机器人运动规划方法，其特征在于：所述在路径搜索空间中基于人工势场法在目标终点处构建对机器人的人造引力场，包括：构建目标终点对机器人的引力势场，所述人造引力场的势场函数为：式中，U
attr
表征为人造引力场的势场强度，K
attr
表征为人造引力场的比例系数，D
R
表征为机器人的位置坐标，D
g
表征为目标终点的位置坐标，||D
R
‑
D
g
||表征为机器人和目标终点间的欧几里得距离。3.根据权利要求2所述的一种基于人造引力场运动模拟的机器人运动规划方法，其特征在于：所述在空间故障点处构建对机器人的人造斥力场，包括：依次构建每个空间障碍点对机器人的人造斥力场，所述人造斥力场的势场函数为：式中，U
rep,j
表征为第j个空间障碍点产生的人造斥力场的势场强度，K
rep
表征为人造斥力场的比例系数，d
j
表征为第j个空间障碍点的位置坐标与机器人的位置坐标间的欧几里得距离，d0表征为空间障碍点的影响距离，j为计量常数；对所有空间障碍点对机器人的人造斥力场进行求和得到空间障碍点对机器人的总人造斥力场，所述总人造斥力场的势场函数为：式中，U
rep
表征为总人造斥力场的势场强度，M表征为空间障碍点的总数目。4.根据权利要求3所述的一种基于人造引力场运动模拟的机器人运动规划方法，其特征在于：所述量化机器人运动规划路径的路径曲折度，包括：获取运动规划路径中最新路径规划节点以及最新路径规划节点的所有前置路径规划节点的位置坐标，并计算出最新路径规划节点以及前置路径规划节点的位置坐标平均值作
为最新坐标期望值，所述最新坐标期望值的计算公式为：基于所述最新坐标期望值计算出最新路径规划节点以及前置路径规划节点的位置坐标离散值作为最新路径曲折度，所述最新路径曲折度的计算公式为：式中，DH
new
表征为最新路径曲折度，EH
new
表征为最新坐标期望值，H
i
表征为最新路径规划节点以及前置路径规划节点中第i个路径规划节点的位置坐标，x
i
、y
i
和z
i
分别表征为所述第i个路径规划节点的位置坐标中的三维x向坐标值、三维y向坐标值和三维z向坐标值，N为最新路径规划节点以及前置路径规划节点中的路径规划节点总数量...
【专利技术属性】
技术研发人员：万志强，张晴晴，徐亮，柯萍，王娜，阮砚钰，朱贵山，江守鑫，王冬悦，徐仕伟，
申请(专利权)人：安徽机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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