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基于多项式和符号距离场的牵引车拖车机器人轨迹生成方法技术

技术编号:45630455 阅读:16 留言:0更新日期:2025-06-24 18:54
本发明专利技术公开了一种基于多项式和符号距离场的牵引车拖车机器人轨迹生成方法,包括:利用点云地图,划分栅格并估计每个栅格的曲率和法线方向,提取障碍物信息并计算每个栅格对应的符号距离值;以牵引车拖车机器人的初始位姿为根节点,基于所述障碍物信息,利用在SE(2)空间搜索的多终点启发式图搜索算法,生成抵达目标区域的初始路径;结合每个栅格对应的符号距离值,将牵引车拖车机器人的轨迹生成建模为约束优化问题,以所述初始路径作为初值,求解所述约束优化问题,得到最终轨迹。解决了牵引拖车机器人运动学复杂、状态空间维度高、结构可变形导致轨迹生成困难的问题,以及现有算法效率低、损失解空间的问题,实现高效的牵引拖车机器人轨迹生成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于牵引拖车机器人轨迹生成,尤其涉及基于多项式和符号距离场的牵引拖车机器人轨迹生成方法。


技术介绍

1、牵引拖车机器人是一类由可驱动牵引车和许多无动力拖车组成的机器人。拖车通常通过铰链与牵引车或其他拖车连接,这样就可以通过控制牵引车的运动来控制拖车的运动。

2、机器人轨迹生成技术(运动规划),指机器人根据自身传感器对环境感知,从当前点到目标点,自动规划一段安全的运动轨迹。它是自主导航框架的重要组成部分,牵引拖车机器人也不例外。与类车机器人类似,牵引拖车机器人的轨迹生成旨在规划既能满足运动学约束又能最大限度减少时间消耗的轨迹,从而实现平稳、安全地导航至目标区域。

3、虽然针对类车机器人的运动规划已经是一个相对成熟的领域,但这些技术并不能直接应用于牵引拖车机器人,因为在运动时不仅需要考虑牵引车的状态,还需要考虑拖车的状态。具体来说,与类车机器人相比,牵引拖车机器人运动规划的困难主要由以下三个因素造成:1)复杂的运动学:拖车的铰链结构和非驱动性带来了更复杂的运动学约束。拖车的欠驱动约束和牵引车的非完整性约束的耦合要求规划器能够处本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于多项式和符号距离场的牵引车拖车机器人轨迹生成方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,利用点云地图,估计每个栅格的曲率和法线方向,提取障碍物信息并计算每个栅格对应的符号距离值,包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,以牵引车拖车机器人的初始位姿为根节点,基于所述障碍物信息,利用在SE(2)空间搜索的多终点启发式图搜索算法,生成抵达目标区域的初始路径,包括:

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,利用具有M条边的凸多边形表示目标区域,所述终点位姿(xf,yf,θfl)由表示凸多边形的质心位置和每条边的法...

【技术特征摘要】

1.一种基于多项式和符号距离场的牵引车拖车机器人轨迹生成方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,利用点云地图,估计每个栅格的曲率和法线方向,提取障碍物信息并计算每个栅格对应的符号距离值,包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,以牵引车拖车机器人的初始位姿为根节点,基于所述障碍物信息,利用在se(2)空间搜索的多终点启发式图搜索算法,生成抵达目标区域的初始路径,包括:

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,利用具有m条边的凸多边形表示目标区域,所述终点位姿(xf,yf,θfl)由表示凸多边形的质心位置和每条边的法线方向在世界坐标系下对应的方向角θfl,l=1,2,..,m构成。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,采用分段五次多项式函数表示牵引拖车机器人的轨迹traj(t)=[x(s),y(...

【专利技术属性】
技术研发人员:高飞徐隆
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:

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