一种SLAM与类人操作技能融合的机器人轮椅舒适性控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种SLAM与类人操作技能融合的机器人轮椅舒适性控制方法及系统，方法包括：获取机器人轮椅周围环境的栅格地图；利用全局路径规划算法得到机器人轮椅起始点到目标点的全局路径；使用贝塔过程自回归隐马尔可夫模型算法对全局路径进行分割处理；将分割后的子路径作为模板，对基于动态运动基元学习的类人操作子技能进行调用，确定各子路径对应的类人操作子技能；使用动态运动基元算法对各子路径对应的类人操作子技能进行泛化，输出泛化后的类人操作子技能序列；将泛化后的类人操作子技能序列按全局路径进行整合后回归，沿全局路径进行任意位置的类人操作技能调用，进而实现机器人轮椅运用类人操作技能沿全局路径自主驾驶。主驾驶。主驾驶。

【技术实现步骤摘要】
一种SLAM与类人操作技能融合的机器人轮椅舒适性控制方法及系统


[0001]本专利技术属于机器人轮椅控制
，涉及一种SLAM与类人操作技能融合的机器人轮椅舒适性控制方法及系统。

技术介绍

[0002]基于自主导航的机器人轮椅成为当前研究的热点问题，目前已经开发出基于视觉、激光以及多传感器融合等不同方式的机器人轮椅自主导航系统。但上述方法主要是基于移动机器人的最短路径规划和安全避障能力，而忽视了用户在使用过程中的舒适度。

技术实现思路

[0003]目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种SLAM与类人操作技能融合的机器人轮椅舒适性控制方法及系统，可以在保证导航安全和效率的前提下，提高用户在机器人轮椅自主导航过程中的驾驶舒适度。
[0004]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种机器人轮椅舒适性控制方法，包括：
[0006]步骤S1、获取机器人轮椅周围环境信息和位置信息，通过激光SLAM算法得到周围环境的栅格地图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人轮椅舒适性控制方法，其特征在于，包括：步骤S1、获取机器人轮椅周围环境信息和位置信息，通过激光SLAM算法得到周围环境的栅格地图；步骤S2、基于所述栅格地图，利用全局路径规划算法得到机器人轮椅起始点到目标点的全局路径；步骤S3、使用贝塔过程自回归隐马尔可夫模型算法对全局路径进行分割处理，得到经过分割的子路径；步骤S4、将分割后的子路径作为模板，对基于动态运动基元学习的类人操作子技能进行调用，得到类人操作子技能与子路径的最佳匹配关系，确定各子路径对应的类人操作子技能；步骤S5、使用动态运动基元算法对各子路径对应的类人操作子技能的起始位置、终止位置与持续时间进行泛化，输出泛化后的类人操作子技能序列；步骤S6、将泛化后的类人操作子技能序列按全局路径进行整合，并对整合后的类人操作技能使用高斯过程回归方法，沿全局路径进行任意位置的类人操作技能调用，进而实现机器人轮椅运用类人操作技能沿全局路径自主驾驶。2.根据权利要求1所述的机器人轮椅舒适性控制方法，其特征在于，步骤S4、将分割后的子路径作为模板，对基于动态运动基元学习的类人操作子技能进行调用，得到类人操作子技能与子路径的最佳匹配关系，确定各子路径对应的类人操作子技能，包括：S41、计算分割后子路径终点的切向角β，并根据β得到轮椅运动轨迹判定结果；其中所述判定结果为左转、右转或直行；S42、计算子路径起始点与终点之间的距离op；S43、从类人操作子技能库中获取与判定结果对应的子技能，并将子技能映射到速度层面，计算子技能对应的线速度和角速度；其中所述子技能为与左转、右转、直行相对应的左转技能、右转技能或直行技能；S44、若为直行技能，根据线速度和子路径终点与起始点之间的距离op，计算得到完成该子路径所需的时间；若为左转技能或右转技能，根据线速度和角速度，将机器人轮椅的控制从速度层面转到位置层面，得到轮椅驾驶位置坐标，并转至S45；S45、遍历子路径中的所有离散点，计算起始点和路径中其余点之间的转弯角度，如果起始点和路径中其余点之间的转弯角度小于β，则取出子路径中的下一个点，循环执行S45；S46、当转弯角度大于或等于β的时候，计算子路径中当前点与起始点之间的距离op
′
；S47、当判定结果为左转，如果op>op
′
，表明当前点在目标圆弧的内测，则减少角速度w，增大圆弧半径，直到op≤op
′
退出循环；如果op<op
′
，表明当前点在目标圆弧的外侧，则增大角速度w，减少圆弧半径，直到op≥op
′
退出循环；当判定结果为右转，如果op<op
′
，表明当前点在目标圆弧的内测，则增大角速度w，减少圆弧半径，直到op≥op
′
退出循环；如果op>op
′
，表明当前点在目标圆弧的外侧，则减少角速度w，增大圆弧半径，直到op≤op
′
退出循环；最终得到类人操作子技能起始点和采样点的个数，实现子路径与类人操作子技能最佳匹配。3.根据权利要求2所述的机器人轮椅舒适性控制方法，其特征在于，根据子路径终点的
切向角β得到轮椅运动轨迹判定结果，包括：设定逆时针方向为正方向，顺时针方向为负方向，若切向角β大于0
°
，则判定为左转；若切向角β小于0
°
，则判定为右转；若切向角β等于0
°
，则判定为直行。4.根据权利要求2所述的机器人轮椅舒适性控制方法，其特征在于，将子技能映射到速度层面，计算子技能对应的线速度和角速度，包括：度层面，计算子技能对应的线速度和角速度，包括：度层面，计算子技能对应的线速度和角速度，包括：其中，x与y表示在操纵杆控制界面上映射的人机交互控制指令坐标，a和b分别为预定义的系数，n
L
与n
R
分别表示左右电机的转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国政，陈旭，王芳，王强，高翔，朱博，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：