【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于足式机器人人机协同驾驶操作，具体涉及一种考虑操作者视野的六足机器人决策指令人机协商方法。
技术介绍
1、与传统的轮式和履带式移动平台不同，六足机器人移动平台具有稳定性好、负载能力强、地形适应性强等优点，是复杂危险环境中移动系统的最佳选择之一。然而，目前对于承担危险作业任务的重载六足机器人，其操纵方式仍需要采用远程操作者操控驾驶的方式。考虑到六足机器人自身的多维运动控制的复杂性和远程操作者对于环境感知水平的局限性。因此，如何采用合理的人机协同方法，使人机可以协同对机器人的实时运动行为做出合理的决策指令，成为六足机器人远程人机协同领域需要解决的重点问题。
2、在人机协同过程中最常见的现象就是人机对同一指令做出了不同的决策结果，导致人机决策指令的冲突。目前对于避免或解决人机指令冲突或对人机指令进行融合时，普遍采用的方式主要分为两种，一种是提前分配人机各自可以发布的指令权限，使人机负责不同的决策指令，但这种简单的任务划分大大降低了人机协同的效果和人机融合度。另一种采用设置人机的权重系数的方式将二者的指令进行融合，然而目前的融合方法多采用固定的权重系数对人机决策指令数值进行线性融合，并未考虑远程操作者对于环境的感知程度和解决人机决策冲突的时间约束，因此，本专利技术提出一种考虑操作者视野的六足机器人决策指令人机协商方法，以操作者感知水平和协商消耗时间为内核设计让步系数，通过对机器人在指令数值方面逐次做出合理的让步，最终得到人机一致协商认可的决策指令。
技术实现思路
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2、本专利技术为解决上述问题所采取的方案为：一种考虑操作者视野的六足机器人决策指令人机协商，所述方法的具体实现过程为：
3、步骤一、获取远程操作者当前视角信息并计算操作者视野覆盖系数：
4、获取远程操作者当前视角信息并计算操作者视野覆盖系数：远程操作者获取环境和机器人图像信息来自六足机器人机体上相机传回的图像，并且所述相机底座可被远程操作者控制，做绕自身垂直轴线的旋转运动和绕水平轴线的俯仰运动，获取相机旋转运动和俯仰运动的角度可确定出操作者视野中心位置信息，预先测试并记录操作者的水平和垂直最大视野范围夹角信息，上述视野中心位置信息和最大视野范围的夹角信息构成当前操作者的视角信息，根据视野中心位置信息和最大视野范围夹角信息，分别确定操作者水平视野区域竖直视野区域，利用操作者水平视野区域与机器人正向运动区域的重叠情况计算操作者水平视野覆盖系数αhr，利用操作者垂直视野区域与机器人支撑项足端包络圆环区域的重叠情况计算操作者垂直视野覆盖系数shr。
5、步骤二、人机指令决策指令协商生成模式规划：
6、人机指令决策指令协商生成模式规划：六足机器人的人机指令协商生成模式分两个层次，第一层针对机体质心速度和机体行驶方向的决策指令进行协商；第二层针对机器人步态选择、步幅设定、步高设定、机体俯仰角设定，偏航角设定的决策指令进行协商；操作者和机器人按照两个层次依次进行协同决策指令的协商生成，人机先各自生成第一层的决策指令，在不一致的情况后进行协商，第一层决策指令统一后，再各自生成第二层的决策指令，第二层决策指令协商统一后，再发布给机器人的执行控制系统，其他机器人必要的决策与控制指令，分别由操作者或机器人提前固定好指令权限，由人机分别控制，无需二者协商。
7、步骤三、人机对有差异的决策指令进行协商：
8、人机生成的决策指令不一致时，需要进行协商得出最终的决策指令值，dh为操作者生成的决策指令数值，dr为机器人生成的决策指令数值，dco为人机协商后生成的决策指令数值，表达式如式(1)，其中ε*为最后生成的让步系数，让步系数可使机器人生成的指令数值按照一定方式逐渐向操作者指令数值靠拢，直至操作者接受协商结果终止协商得到ε*或到达预设的最长协商时间后得到ε*，让步系数的递归表达式如式(3)，εk代表生成的第k个协商系数，让步系数的生成序列为{ε0，ε1……εk，εk+1……ε*}，在协商开始到协商结束的截止时间t内以等时间间隔依次生成上述让步系数序列，式中t为当前协商过程已经消耗的时间，phr为综合视野覆盖系数，表达式如式(2)，
9、dco＝dr+ε*(dh-dr) (1)
10、phr＝αhr·h+shr·j (2)
11、
12、其中h为对应的指令水平视野覆盖系数的激活指数，j为指令对应的垂直视野覆盖系数的激活指数，不同指令对应的激活指数不同，激活指数可体现指令决策过程受水平视野或垂直视野的影响情况。
13、根据权利要求1所述的操作者视野覆盖系数，其特征在于操作者视野覆盖系数分为操作者水平视野覆盖系数αhr和操作者垂直视野覆盖系数shr，对于操作者水平视野覆盖系数αhr计算过程可等效为：计算操作者水平视野扇形区域与机器人行进正方向扇形区域重叠部分扇形的夹角，并对该夹角数值进行归一化，使其在[0,1]区间范围内，所述操作者水平视野扇形区域由操作者视野水平方向中心位置确定扇形的对称中心线位置，而操作者视野中心位置可由机身上搭载相机的旋转运动角度θhf确定，将操作者水平最大视野范围的夹角作为扇形区域的夹角，为预先测试并记录操作者最大视野角度确定的固定数值，扇形的半径为预先测试并记录操作者视野最远距离的固定数值，机器人以机身中心平均分为正方向区域、左方向区域、右方向区域和后方区域四个扇形区域行进，机器人行进正方向扇形区域为机身质心水平移动方向所在的扇形区域，所述机器人行进正方向扇形区域对称中心线位置可由质心水平移动方向角度θrf确定，扇形区域的夹角则为固定数值90°，操作者水平视野覆盖系数αhr的计算式如公式(4)，并采用公式(5)进行归一化；
14、
15、
16、对于操作者垂直视野覆盖系数αhr计算过程可等效为：垂直视野区域扇形与机器人支撑项足底包络圆环在水平面域的重叠度，所述机器人支撑项足包络圆环由该时刻所有落地的足端投影形成的最小外包络圆环确定，所述包络圆环的內圆半径r1，包络圆环的外圆半径r2，包络圆环面积为sr，所述操作者垂直视野扇形区域由操作者视野方向中心位置确定扇形的对称中心线位置，而操作者视野垂直方向中心位置可由机身上搭载相机的俯仰运动角度αhy确定，将操作者垂直最大视野范围的夹角作为扇形区域的夹角，扇形的半径为预先测试并记录操作者视野最远距离的固定数值，垂直视野区域扇形在水平面内与足端包络圆环区域最内侧交点到质心投影点的距离为rt，反映了操作者垂直视野对足端的感知程度，可由以rt为内圆半径且以r2为外圆半径的圆环面积sh表示，则垂直视野区域扇形与机器人支撑项足底包络圆环在水平面域的重叠度，可由sh与sr的比值确定，计算式如公式(6)：
17、
18、式中h为机体质心高度。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑操作者视野的六足机器人决策指令人机协商方法其特征在于：一种考虑操作者视野的六足机器人决策指令人机协商方法包括以下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的操作者视野覆盖系数，其特征在于操作者视野覆盖系数分为操作者水平视野覆盖系数αHR和操作者垂直视野覆盖系数SHR，对于操作者水平视野覆盖系数αHR计算过程可等效为：计算操作者水平视野扇形区域与机器人行进正方向扇形区域重叠部分扇形的夹角，并对该夹角数值进行归一化，使其在[0,1]区间范围内，所述操作者水平视野扇形区域由操作者视野水平方向中心位置确定扇形的对称中心线位置，而操作者视野中心位置可由机身上搭载相机的旋转运动角度θhf确定，将操作者水平最大视野范围的夹角作为扇形区域的夹角，为预先测试并记录操作者最大视野角度确定的固定数值，扇形的半径为预先测试并记录操作者视野最远距离的固定数值，机器人以机身中心平均分为正方向区域、左方向区域、右方向区域和后方区域四个扇形区域行进，机器人行进正方向扇形区域为机身质心水平移动方向所在的扇形区域，所述机器人行进正方向扇形区域对称中心线位置可由质心水平移动方向角度θrf确定，扇形区域
...【技术特征摘要】
1.一种考虑操作者视野的六足机器人决策指令人机协商方法其特征在于：一种考虑操作者视野的六足机器人决策指令人机协商方法包括以下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的操作者视野覆盖系数，其特征在于操作者视野覆盖系数分为操作者水平视野覆盖系数αhr和操作者垂直视野覆盖系数shr，对于操作者水平视野覆盖系数αhr计算过程可等效为：计算操作者水平视野扇形区域与机器人行进正方向扇形区域重叠部分扇形的夹角，并对该夹角数值进行归一化，使其在[0,1]区间范围内，所述操作者水平视野扇形区域由操作者视野水平方向中心位置确定扇形的对称中心线位置，而操作者视...
【专利技术属性】
技术研发人员：尤波，陈潇磊，李佳钰，董正，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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