【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自主机器人主动避障方法，属于机器人导航。
技术介绍
1、机器人在行进前可以从控制中心获取地理数据，并跟随路径点避障移动。然而，当出现非预期动态障碍物时，一般需要机器人利用成像等短距离感知技术执行临时的主动避障，但突发的避障移动会导致机器人偏离原设定的行进路径，弱通信环境下轻则增加全局行进成本，重则丢失设备。
2、此外，机器人造价昂贵，而大型动物群等动态障碍物，威胁其行进安全。广泛研究的导航方法通常基于静态地形进行被动避障，如出现动态障碍物，基站虽可以提前感知，但需要通过信息交互更新机器人的全局环境信息，弱通信条件下难以执行。如机器人仅利用短距离感知技术采取主动避障，则突发的避障行为易导致全局路径的偏移，且短暂的感知与避障间隙内较难临时执行复杂度较高的算法调整路径。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于虚拟编队的主动避障方法，通过虚拟势场力结构快速选择合理的机器人的避障方位，并结合预先规划避障后的局部路径，从而引导机器人灵活规避动态障碍物，保障其行进安全的同时维持全局路径成本。该方法结合虚拟编队结构与人工势场法，快速判断、选择动态障碍物的避障方位，并通过预先规划避障后的局部路径，预防全局路径的偏移。
2、本专利技术中主要采用的技术方案为：
3、步骤1-1. 机器人跟随路径点进行局部移动，期间利用基于人工势场的虚拟编队方法进行主动避障；
4、步骤1-2. 机器人在周围布置正多面体结构的虚拟编队以保护机
5、步骤1-3. 机器人感知前方的非预期障碍物，周围的虚拟编队的成员提前向障碍物移动，利用人工势场法绕开障碍物。虚拟编队的成员间与障碍物间的人工势场引/斥力达到平衡时，虚拟编队停止移动；
6、步骤1-4. 机器人计算各虚拟成员与路径点间移动成本(取决于距离与转向角)；
7、步骤1-5. 机器人选择移动成本最小的虚拟成员位置为避障方位，绕开障碍物，回到原路径；
8、步骤1-6. 完成动态避障后，机器人重新布置虚拟编队，以预防下一个动态障碍物。
9、优选地，所述步骤1-2中，利用虚拟编队结构快速判断避障方位，并利用柏拉图多面体结构的人工势场，在不规则形状的障碍物周围均匀部署避障方位，引导机器人合理避障。
10、优选地，所述步骤1-4中，虚拟编队的避障行为即代表着各虚拟成员移动到障碍物正面二维剖面的边界，各虚拟编队的成员到达边界后，在其正前方的某个点，与局部路径的途径点具备视距(line of sight: los)链路。
11、具体解释利用人工势场的虚拟编队避障过程（图6），障碍物具有正、背、上、下、左、右 6 个面 ：1）目标点(局部路径途径点)向虚拟成员施加虚拟引力，编队成员按序向目标点移动，图中为成员 1首先移动。到达障碍物左面后，障碍物向虚拟成员施加虚拟斥力，使成员 1 与障碍物的势场力达到平衡。成员 1朝引力与斥力的合力方向移动，到达满足视距链路的位置后，目标点停止施加虚拟引力，成员 1 停止；2）成员 2移动，到达障碍物左面后随着合力方向向下移动。到达 a点后，满足视距链路条件，但成员 1向其施加虚拟斥力，因此向正前方移动(机器人无法获取障碍物背面形状，因此到达视距链路后仅向正前方移动)，成员 1、成员 2 与障碍物的势场力达到平衡后成员 2 停止。同理，成员 3在障碍物背面移动，到达 b 点后，满足视距链路条件，成员 1 与成员 2 向其施加虚拟引力，因此向正前方移动，直到势场力达到平衡；3）成员 4到达障碍物左面，随着合力方向向上移动，到达障碍物上面后未达到视距链路条件，此时受到的势场力为成员 1-3 的虚拟引/斥力、障碍物斥力与目标点引力。其中目标点引力具备最高优先度，但满足视距链路条件后停止。成员4 向合力方向移动，势场力平衡后停止。
12、有益效果：本专利技术提供一种基于虚拟编队的自主机器人主动避障方法，该方法结合虚拟编队结构与人工势场法，快速判断、选择动态障碍物的避障方位，并通过预先规划避障后的局部路径，预防全局路径的偏移。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于虚拟编队的自主机器人主动避障方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟编队的自主机器人主动避障方法，其特征在于，所述步骤1-2中，利用虚拟编队结构快速判断避障方位，并利用柏拉图多面体结构的人工势场，在不规则形状的障碍物周围均匀部署避障方位，引导机器人合理避障。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟编队的自主机器人主动避障方法，其特征在于，所述步骤1-4中，虚拟编队的避障行为即代表着各虚拟成员移动到障碍物正面二维剖面的边界，各虚拟编队的成员到达边界后，在其正前方的某个点，与局部路径的途径点具备视距链路。
【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟编队的自主机器人主动避障方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟编队的自主机器人主动避障方法，其特征在于，所述步骤1-2中，利用虚拟编队结构快速判断避障方位，并利用柏拉图多面体结构的人工势场，在不规则形状的障碍物周围均匀部署避障...
【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，罗铭源，钱玉洁，韩光洁，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：
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