[发明专利]一种基于仿生触角的机器人自主导航方法

说明书

一种基于仿生触角的机器人自主导航方法，所述自主导航方法从仿生学的角度出发，提出“仿生触角”模型来理解传感器信息，所述方法包括四种行走行为方式、六种行为触发条件，所述行走方式为：对准转向、直线前进、避开转向、弧线绕行，所述行为触发条件为：对准条件、偏航条件、相遇条件、避开条件、脱离条件、终点条件，依靠仿生触角感知周围未知环境，实时激励触发相应的行走行为，全过程仿生学设计，适用于机器人未知环境下定目标点自主导航任务，不仅能忽略障碍物边缘形状的限制，而且对于复杂障碍物情形同样具有良好的适应性。

技术领域

本发明属于智能机器人领域，具体涉及一种基于仿生触角的机器人自主导航方法。

背景技术

Bug算法是一种基于传感器的著名导航算法，它结合全局规划和局部规划的特点，其路径规划是在直接应用传感信息的基础上引入一些全局信息，但只是一种“宏观”意义上的理论算法，多运用于理论仿真，很难直接用于指导实际应用。Bug算法假设机器人为一个质点，无实体物理尺寸，并要求机器人具有全方位的障碍探测和沿着障碍物边缘绕行的能力，这一点对于实际机器人来说是极其困难的。Bug算法核心在于如何确定朝着目标点直线前进和沿着障碍物边缘绕行两种基本行走模式的切换时机以及绕行障碍物边缘的具体方式。

发明内容

有鉴于此，本发明从仿生学的角度出发，运用神经行为学原理提出了基于仿生触角的机器人自主导航算法。该方法是一种实用的改进Bug算法，综合考虑了机器人实体物理尺寸和实际环境复杂性的影响，解决了Bug算法两种基本行走模式的切换时机及绕行障碍物的具体方式，解决了Bug算法难以实际应用的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于仿生触角的机器人自主导航方法，所述自主导航方法从仿生学的角度出发，提出“仿生触角”模型来理解传感器信息，将机器人简化成半径为R_r的圆，R_r为机器人外接圆半径，并包括多个检测单元。

进一步的，所述检测单元分别为半圆环形触角Dng_s、Dng_b和Dng_o，半径分别为R_s、R_b和R_o，圆形触角Lng，箭头形触角Hng，以及位于正前方位置由矩形(2R_s×a)加半圆形(半径R_s)组成的宽面积型触角Sng，Dng_s、Dng_b用于检测用于探测激光雷达180°范围内最近的障碍物点；Dng_o用于检测位于相遇点时障碍物所处的方位；Lng用于记录依靠自身定位系统实时得到的机器人位置；Hng用于记录航向传感器实时获得的机器人航向角；Sng用于检测当前传感器探测范围内无障碍直线行走的最大距离s_max；

所述方法包括四种行走行为方式、六种行为触发条件，所述行走方式为：对准转向、直线前进、避开转向、弧线绕行，所述行为触发条件为：对准条件、偏航条件、相遇条件、避开条件、脱离条件、终点条件；

所述方法步骤如下：

步骤1：从起点S向目标点T行进，对准转向行为触发，判断是否满足对准条件，若满足对准条件，进行步骤2，不满足对准条件，继续执行对准转向行为；

步骤2:直线前行行为触发，判断是否满足偏航条件，若满足偏航条件，返回步骤1，不满足偏航条件进行步骤3；

步骤3：判断是否满足偏航条件，若满足相遇条件，进行步骤4，不满足相遇条件，进行步骤5；

步骤4：避开转向行为触发，判断是否满足避开条件，若满足避开条件，进行步骤6，不满足避开条件，继续执行避开转向行为；

步骤5：判断是否满足终点条件，若满足终点条件，终点登陆，抵达目标点T，不满足终点条件，返回步骤2；