【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人避障，涉及一种多机器人的避障方法，可用于计算机图形学、虚拟环境、视频游戏、交通工程和建筑设计等领域。
技术介绍
1、多个机器人在变电站、施工工地、输电电缆路径等场所进行运输或巡逻工作时，在预先规划好的路径行驶过程中会发生彼此相遇的情况，需要考虑机器人具备自主避障的能力以防止彼此发生碰撞。随着机器人被广泛应用于计算机图形学、虚拟环境、视频游戏、交通工程和建筑设计等各个领域中，多个机器人复杂的相遇情况对机器人自主避障的实时性和准确性提出了更高的要求。在多个机器人相遇时，保证机器人之间快速有效的避免碰撞是十分必要的。
2、目前较为常见的多个机器人避障算法主要是使用一种处理算法来处理所有机器人相遇的情况，如vo算法、rvo算法、orca算法、人工势场法和模型预测法等，虽然此类方法具有较高的计算速度，但仍然存在在处理多机器人环境时由于针对所有机器人相遇情况均要计算所有物理量且按同一种方式进行运动导致计算复杂度较高，或由于未同时考虑多个机器人的状态导致避障过程中出现机器人不稳定的抖动的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种多机器人避障方法，用于解决现有技术中存在的稳定性和实时性较差的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案包括如下步骤：
3、(1)初始化参数：
4、初始化多机器人中任意两个机器人ri和rj的最大半径、加速度、最大可行速度、最大角速度分别均为r、a、v
5、(2)两个机器人判断是否进入避障范围：
6、两个机器人ri与rj通过vmax和a计算避障距离lc，并判断lc≥lij是否成立，若是，执行步骤(3)，否则结束；
7、(3)两个机器人判断是否满足相向避障条件：
8、两个机器人ri与rj判断θij>180°-θc、且是否同时成立，若是，则满足相向避障条件，执行步骤(4)，否则执行步骤(5)；
9、(4)两个机器人进行相向避障：
10、机器人ri判断其方向向量是否位于与之间，若是，将调整为与和中夹角较小者并以ωmax进行旋转，否则按原状态行驶；同时机器人rj判断其方向向量是否位于与之间，若是，将调整为与和中夹角较小者并以ωmax进行旋转，否则按原状态行驶；
11、(5)两个机器人判断是否满足追尾避障条件：
12、机器人ri判断是否位于与之间，或机器人rj判断是否位于与之间，若是，则满足追尾避障条件，执行步骤(6)，否则执行步骤(7)；
13、(6)机器人进行追尾避障：
14、ri将调整为与中夹角较小者并以ωmax进行旋转，且当vi与ri以最大角速度ωmax转动至目标向量所需要花费的时间ti满足vi×ti>lij时，将vi减至或rj将调整为与中夹角较小者并以ωmax进行旋转，且当vj与rj以最大角速度ωmax转动至目标向量所需要花费的时间tj满足vj×tj>lij时，将vj减至
15、(7)两个机器人判断是否满足锐角/钝角避障条件：
16、机器人ri判断其行驶到距离o点前处所花时间ti2与机器人rj计算行驶到距离o点后所花时间tj2是否满足ti2<tj2，或机器人rj判断其行驶到距离o点前目标点处所花时间tj1与机器人ri行驶到距离o点后目标点处所花时间ti1是否满足ti1>tj1，若是，则满足锐角/钝角避障条件，执行步骤(8)，否则结束；
17、(8)两个机器人进行锐角/钝角避障：
18、两个机器人ri与rj判断ri到o的距离si,o与rj到o的距离sj,o是否满足sj,o>si,o，若是，rj计算自己的减速速度vj,slow，ri和rj同时到达目标点且rj从vj减速到vj,slow再加速到vj，否则，ri计算自己的减速速度vi,slow，ri和rj同时到达目标点且ri从vi减速到vi,slow再加速到vi。
19、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
20、1.本专利技术任意两个机器人在避障范围内，通过转向或按原状态行驶实现相向避障，通过转向和减速实现追尾避障，通过减速、加速或按原状态行驶实现锐角/钝角避障，由于在进行不同的避障方式的过程中同时考虑了两个机器人状态并相互配合行驶，避免了现有技术因未同时考虑多个机器人而仅考虑自身的状态，导致不断将原状态当成目标状态而产生的机器人抖动的缺陷，有效提高了避障的稳定性。
21、2.本专利技术任意两个机器人在避障范围内依次进行相向避障、追尾避障和锐角/钝角避障，本专利技术针对每种避障情况采用不同计算方法减少所需计算的物理量节省计算资源，避免了现有技术因针对所有机器人相遇情况均要计算所有物理量且按同一种方式进行运动导致的复杂环境下计算量大的缺陷，有效提高了避障的实时性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种分情况讨论的多机器人避障方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的夹角θij、交点o、向量和向量和Ri和Rj的交叉公切线为l1和l2、lij、θc，计算公式分别为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的避障距离lc，是指Ri与Rj相向而行从最大速度vmax减速到0所行驶的距离，其计算公式为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的第一机器人Ri判断是否位于与之间和第二机器人Rj判断是否位于与之间公式分别为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的Ri将调整为与中夹角较小者；Rj将调整为与中夹角较小者，其中Ri与和的夹角和Rj与和的夹角计算公式分别为：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中所述的Ri以最大角速度ωmax转动至目标向量所需要花费的时间ti，和Rj以最大角速度ωmax转动至目标向量所需要花费的时间tj，计算公式分别为：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(7c)中所述的Ri行驶到距离o点后目标点处所花时间ti1，Rj行驶到距离o点前目标点处所花时间tj1，计算公式分别为：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(7d)中所述的Rj行驶到o点后再继续行驶所花时间tj2，Ri行驶到距离o点前处所花时间ti2，计算公式分别为：
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(8)中所述的Rj自己的减速速度vj,slow和Ri自己的减速速度vi,slow，计算公式分别为：
...【技术特征摘要】
1.一种分情况讨论的多机器人避障方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的夹角θij、交点o、向量和向量和ri和rj的交叉公切线为l1和l2、lij、θc，计算公式分别为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的避障距离lc，是指ri与rj相向而行从最大速度vmax减速到0所行驶的距离，其计算公式为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的第一机器人ri判断是否位于与之间和第二机器人rj判断是否位于与之间公式分别为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的ri将调整为与中夹角较小者；rj将调整为与中夹角较小者，其中ri与和的夹角和rj与和的夹角计算公式分别为：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李昊，杨红坚，吴颖霞，王小兵，高鲜妮，刘德连，张建奇，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。