[发明专利]基于行人轨迹预测的全向移动机器人路径规划算法

说明书

本发明提供了一种基于行人轨迹预测的全向移动机器人路径规划算法，包括以下步骤：S1、利用机器人底盘和安装在底盘上的麦克纳姆轮进行运动学建模；S2、机器人根据当前坐标、目标位置坐标进行路径规划；S3、机器人通过激光雷达模块对视野内的行人进行行为轨迹预测，计算行人一定时间内可能处于的范围；S4、机器人根据行人可能处于的范围进行躲避行人路径规划。本发明所述的基于行人轨迹预测的全向移动机器人路径规划算法可以使机器人运动更加灵活；通过激光雷达模块实时对环境中的行人进行跟踪，采用根据行人跟踪的结果对下一刻行人的位置进行预判。

技术领域

本发明属于机器人路径规划领域，尤其是涉及一种基于行人轨迹预测的全向移动机器人路径规划算法。

背景技术

自传统工业机器人诞生以来，机器人技术在短短的60年内便取得了显著的进步。如今，机器人已经不再受限于工业应用，它的研究重点和发展方向更趋向于日常生活的应用，如餐饮、迎宾、娱乐、陪伴等。在诸多形式的移动机器人中，全向轮式移动机器人又以其灵活的运动学性能而备受关注。而伴随现代传感技术、计算机技术以及人工智能技术的飞速发展，轮式移动机器人的路径规划和运动过程中的避障技术也成为了机器人技术的研究热点。

路径规划问题可以分为环境信息完全已知的全局路径规划和环境信息部分甚至完全未知的局部路径规划。当环境信息部分或完全未知的情况下，机器人通过自身搭载的传感装置感知外部环境信息，进而以近似最优路径无碰撞的到达目的地。传统的局部路径规划中往往只是让机器人在行走过程中实时避开外界障碍物，并没有对外界移动的障碍物如行人等的运动做出预判。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于行人轨迹预测的全向移动机器人路径规划算法，以解决目前的移动机器人功能单一，无法做出运动预判的情况。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于行人轨迹预测的全向移动机器人路径规划算法，包括以下步骤：

S1、利用机器人底盘和安装在底盘上的麦克纳姆轮进行运动学建模；

S2、机器人根据当前坐标、目标位置坐标进行路径规划；

S3、机器人通过激光雷达模块对视野内的行人进行行为轨迹预测，计算行人一定时间内可能处于的范围；

S4、机器人根据行人可能处于的范围进行躲避行人路径规划。

进一步的，所述步骤S1中，机器人底盘安装有三个麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮为左旋麦克纳姆轮。

进一步的，所述步骤S1中，机器人运动学建模方法，具体方法如下：

S101、在机器人底盘建立机器人本体坐标系，在机器人的轮子上建立轮子坐标系；

S102、设机器人本体坐标系X轴到各个轮子坐标系X_i轴的夹角为γ_i，每个轮子的滚轴与轮轴夹角为α，中心点O与各个轮子中心点的连线为L_i，机器人本体坐标系X轴到L_i的夹角为θ_i；

S103、设三个轮轴旋转角速度为机器人中心运动速度为[v_x,v_y,w]^T，外轮半径为R，滚轮半径为r；

S104、则逆运动学公式可表示为：

其中，

每个轮子的滚轴与轮轴夹角