[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

说明书

本发明提供一种基于改进型人工势场法的机器人路径规划方法和装置。方法包括：确定机器人的初始起点、最终目标点，以及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；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，基于改进型人工势场法生成周围环境的势场；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；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，继续执行下一轮循环。本发明提供的技术方案可驱动机器人有效避开障碍物位置，且快速到达目标位置。

技术领域

本发明涉及机器人路径规划技术领域，特别涉及一种基于改进型人工势场法的机器人路径规划方法和装置。

背景技术

目前智能机器人技术得到快速的发展，实施路径规划与导航是移动机器人必备的功能。而在复杂的环境之中，让机器人使用一种简便、高效且实用的路径规划算法尤为重要。

如何让机器人携带雷达等多种设备实现对周围环境的检测，并根据环境信息，规划出一条能够避开障碍物且最快到达目标位置的路径规划方法，是目前智能机器人技术研究的热点问题。现有技术中常用的动态窗口神经网络算法，其运算比较复杂，传统的人工势场方法在应用当中往往又容易陷入局部极小值的问题。因此，现有技术的路径规划的算法存在运算复杂，解决复杂环境内的路径规划的实效性差的问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于改进型人工势场法的机器人路径规划方法和装置，用以驱动机器人有效避开障碍物位置，且快速到达目标位置。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种基于改进型人工势场法的机器人路径规划方法，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。

如上所述的方法，具体的，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。

如上所述的方法，进一步的，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。

如上所述的方法，再进一步的，建立的机器人到局部目标点的引力函数为：

建立的机器人到局部目标点的引力势场函数为：