[发明专利]基于改进型人工势场法的机器人路径规划方法和装置

权利要求书

1.一种基于改进型人工势场法的机器人路径规划方法，其特征在于，包括：

S1、确定机器人的初始起点和最终目标点；

S2、根据机器人的初始起点和最终目标点，确定机器人的决策时间窗口长度和窗口时长，并将时间针的初始值设置为第一个决策时间窗口期；

S3、在时间针的时间窗口内确定机器人的局部起点和要到达的局部目标点，并获取周围环境信息；

S4、根据获取的周围环境信息，基于改进型人工势场法生成周围环境的势场；

S5、根据周围环境的势场驱动机器人移动，在该时间针的时间窗口内从局部起点和到达局部目标点；

S6、判断该局部目标点是否为机器人要到达的最终目标点，若为是，则完成路径规划，若为否，则执行S7；

S7、将时间针设置为机器人的下一个决策时间窗口期，继续执行S3；

在S4中所述基于改进型人工势场法生成周围环境的势场，包括：

建立机器人到局部目标点的引力函数和引力势场函数；

建立障碍物对机器人造成的人工斥力模型和人工斥力势场模型；

计算机器人的引力和斥力的合力；

由计算出的机器人的合力控制机器人的加速度；

建立的机器人到局部目标点的引力函数为：

式中，a_max为机器人能达到的最大加速度，m为机器人自身重量；

建立的机器人到局部目标点的引力势场函数为：

式中，a_max为机器人能达到的最大加速度，m为机器人自身重量；

建立的障碍物对机器人造成的人工斥力模型为：

式中，ρ_t为时间窗口期t内检测的环境中机器人到最近障碍物的欧式距离，为时间窗口期t内机器人的速度，c为斥力系数；

斥力系数c的计算公式为：

式中，v_max为机器人的最大速度，a_max为机器人的最大加速度,l₀为机器人的安全范围距离,m为机器人的质量；

机器人的安全范围距离l₀的计算公式为：

式中，v_max为机器人的最大速度，a_max为机器人的最大加速度；

建立的障碍物对机器人造成的人工斥力势场模型为：

式中，ρ_t为时间窗口期t内检测的环境中机器人到最近障碍物的欧式距离，为时间窗口期t内机器人的速度，c为斥力系数，m为机器人自身重量；

机器人的引力和斥力的合力的大小的计算公式为：

式中，为机器人到局部目标点的引力函数，为障碍物对机器人造成的人工斥力模型，v_max为机器人的最大速度，v_t为机器人的当前速度，l₀为机器人的安全范围距离,ρ_t为时间窗口期t内检测的环境中机器人到最近障碍物的欧式距离，ε为环境调整系数，该数值为矫正在实际环境中的复杂情况，在实际应用中通过多次测试结果来确定该数值。