一种水下机器人避障方法技术

本发明专利技术涉及机器人控制的技术领域，公开了一种水下机器人避障方法，包括：利用水下传感器采集水下环境信息，并根据所采集到的环境信息进行碰撞预测；根据碰撞预测结果以及当前水下环境信息，实时确定水下机器人移动的最佳理想点；根据实时确定的最佳理想点以及水下斥力函数，确定水下机器人路径实时优化目标函数；利用L

【技术实现步骤摘要】
一种水下机器人避障方法


[0001]本专利技术涉及机器人控制的
，尤其涉及一种水下机器人避障方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能领域的快速发展，人工智能技术开始广泛应用于机器人领域，移动机器人作为智能机器人学中最为重要的一个门类，一直以来聚焦着国内外学者的目光。而作为移动机器人的关键之处，机器人如何进行路径规划成为研究移动机器人的关键步骤。同时现有的海底机器人避障时在多障碍物复杂环境的全局路径规划中出现的目标不可达、易陷入陷阱区域的问题。
[0003]鉴于此，本专利技术提出一种水下机器人避障方法，通过对多障碍场景下进行水下机器人碰撞预测，根据碰撞预测结果调整水下机器人的移动方向，避免与障碍物碰撞，并实时确定水下机器人移动的最佳理想点，根据实时确定的最佳理想点以及水下斥力函数，确定水下机器人路径实时优化目标函数，通过对目标函数进行求解，得到水下机器人在下一时刻的移动位置。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种水下机器人避障方法，目的在于(1)实现水下机器人避障判断；(2)确定水下机器人路径实时优化目标函本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水下机器人避障方法，其特征在于，所述方法包括：S1：利用水下传感器采集水下环境信息，并根据所采集到的环境信息进行碰撞预测；S2：根据碰撞预测结果以及当前水下环境信息，实时确定水下机器人移动的最佳理想点；S3：根据实时确定的最佳理想点以及水下斥力函数，确定水下机器人路径实时优化目标函数；S4：利用L
‑
BFGS算法对目标函数进行求解，求解结果即为水下机器人在下一时刻的移动位置，重复步骤S1
‑
S4，直至水下机器人到达目标位置。2.如权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于，所述S1步骤中利用水下传感器采集水下环境信息，包括：水下机器人利用环境感知传感器实时感知水下环境，并利用改进的栅格法将感知到的水下环境划分为栅格，所述改进的栅格法的流程为：水下机器人的环境感知传感器感知周围环境信息，形成大小为M
×
M的栅格空间C；将栅格空间C划分为若干单位长度为a的栅格，则栅格空间中的栅格数目为将栅格空间C分为自由空间C1和障碍空间C2，且满足C1∪C2＝C，将自由空间C1内的自由栅格表示为0，将障碍空间C2内的障碍栅格表示为1；所述障碍空间表示存在障碍物的栅格空间，所述障碍物包括礁石、沉船、箱子；对栅格空间中的栅格按照从上到下、从左到右的顺序编号，依次为对于任意第i个栅格中心坐标(x
i
,y
i
)，与第i个栅格的关系为：其中：L
r
表示水下机器人的行走半径。3.如权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于，所述S1步骤中对水下机器人的移动进行碰撞预测，包括：选择水下机器人目标位置方向作为水下机器人的优先移动方向，计算优先移动方向的第一个障碍栅格与水下机器人当前位置的距离r0，若则通过偏转水下机器人移动方向角度，绕过水下障碍栅格，所述为距离阈值；若则水下机器人沿优先移动方向移动；所述偏转水下机器人移动方向角度的确定流程为：以水下机器人当前位置为圆心，若优先移动方向存在m个连续障碍栅格，则以m个连续障碍栅格中距离水下机器人最远的障碍栅格为半径，偏转角度β来绕开m个障碍物，每次水下机器人的旋转角度为3
°
以内，则偏转角度表示为：其中：
β
i
表示绕开m个连续障碍栅格中第i个栅格的水下机器人旋转角度。4.如权利要求2
‑
3任意一项所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于，所述S2步骤中实时确定水下机器人移动的最佳理想点，包括：将在m个连续障碍栅格中距离水下最远的障碍栅格作为水下机器人移动的最佳理想点，在最佳理想点的引导下，使得水下机器人向最佳理想点移动，当水下机器人到达最佳理想点后撤销最佳理想点；重复上述步骤，直到水下机器人到达目标位置。5.如权利要求1所述的一种水下机器人避障方法，其特征在于，所述S3步骤中确定水下机器人路径实时优化目标函数，包括：利用水下斥力函数函数确定水下机器人在移动过程中的受力情况：其中：F
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱小龙，陈卓，陈新，邓佳俊，
申请(专利权)人：湖南国天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：