[发明专利]一种基于膜计算的移动机器人避障控制方法

说明书

本发明公开了一种基于膜计算的移动机器人避障控制方法，包括局部环境信息的获取及处理和设计避障行为酶数值膜控制系统，所述局部环境信息的获取及处理的具体步骤：获取局部环境信息，作为输入，利用移动机器人周身的n个距离传感器获得障碍物与相应传感器的距离值xi；对xi进行线性变换，通过下述公式对xi进行线性变换，其中，si为线性变换后的传感器值，M为传感器的最大检测距离，s_i＝‑x_i+M。本发明的有益效果是：该一种基于膜计算的移动机器人避障控制方法，通过计算障碍物到机器人的距离、计算巡航速度、传感器与权值相乘并累加及计算左右轮速度，便于该控制方法辅助机器人的巡航速度随着障碍物及其自身的距离及角速度进行自适应变化操作。

技术领域

本发明涉及智能机器人与控制技术领域，具体为一种基于膜计算的移动机器人避障控制方法。

背景技术

移动机器人自主避障是机器人根据采集的障碍物状态信息，按照一定的方法，避开障碍物的过程，是机器人领域的研究热点，且膜计算是自然计算中最年轻的分支，是一种从细胞的功能与结构，器官和组织等细胞群的信息处理协作方式中抽象出的计算模型，具有并行性、不确定性、分布式等优良特性。

现有的避障方法有曲率速率法、矢量场直方图法、动态窗口法，这些方法均能较好的避障，但存在时间开销大、计算效率低下的缺点，为此，我们提出一种基于膜计算的移动机器人避障控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于膜计算的移动机器人避障控制方法，解决了上述背景技术中提出的避障方法有曲率速率法、矢量场直方图法、动态窗口法，这些方法均能较好的避障，但存在时间开销大、计算效率低下的缺点的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于膜计算的移动机器人避障控制方法，包括局部环境信息的获取及处理和设计避障行为酶数值膜控制系统，所述局部环境信息的获取及处理的具体步骤：

1)获取局部环境信息，作为输入利用移动机器人周身的n个距离传感器获得障碍物与相应传感器的距离值xi；

2)对xi进行线性变换

通过下述公式对xi进行线性变换，其中，si为线性变换后的传感器值，M为传感器的最大检测距离。

s_i＝-x_i+M

优选的，所述设计避障行为酶数值膜控制系统的具体步骤：

1)计算障碍物到机器人的距离d

障碍物到机器人的距离d通过位于移动机器人前方的4个传感器值求得。通过下式计算出4个传感器获得的障碍物到机器人的距离d1、d2、d3、d4。取d1、d2、d3、d4中最小值作为障碍物到机器人的距离d。将d与机器人半径r1进行对比，较大值做为障碍物到机器人的距离d。

d_i＝(M-s_i+r₁)cosθ_i

其中，si为线性变换后的传感器值，M为传感器的最大检测距离，θ_i为第i个传感器与机器人前进方向的夹角，r1为移动机器人半径。

2)计算巡航速度CruiseSpeed

利用下式计算巡航速度。其中，H为安全系数，取值为(0，1)，H值越小，CruiseSpeed越小，越安全；w为移动机器人旋转角速度，w取绝对值；d为移动机器人到障碍物的距离；r1为移动机器人半径。移动机器人旋转角速度w通过移动机器人编码器获取。计算的巡航速度CruiseSpeed与移动机器人最大前进速度Vmax对比，取较小值做为巡航速度CruiseSpeed。

3)传感器si与权值相乘并累加