[发明专利]一种基于内外角累积状态的路径规划方法

权利要求书

1.一种基于内外角累积状态的路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、机器人设定多状态程序结构体系，实现多种功能状态，包括势场避障状态、忽略障碍状态及沿墙行走状态；

S2、当未陷入局部极小时，选择势场避障状态，机器人利用势场法避障；基于势场模型进行路径规划；所述基于势场模型进行路径规划，具体包括以下方法：

每个采样时刻，机器人线速度，角速度和前进的期望方向如下：

ω＝ω_max(θ_res-θ₀)

θ_exp＝θ_res

其中：v_max是机器人最大线速度，ω_max是机器人最大偏转增益常数，F_r是障碍物给予机器人的斥力的大小，θ_rep-θ₀是合力方向与机器人前进方向的夹角，θ_rep-θ₀是斥力方向与机器人前进方向的夹角，θ_exp是机器人期望运动方向，θ_res是合力方向；

S3、当机器人陷于局部极小点时，针对局部极小点的特征，选择忽略障碍状态或沿墙行走状态这两种辅助状态；两种辅助状态的选择，通过行进过程中的角度累计变化信息来进行判断；

其中，所述忽略障碍状态，即奔向目标状态进行路径规划，具体包括以下方法：每个采样时刻，机器人线速度，角速度和前进的期望方向如下：

v＝v_max

θ_exp＝θ_att

忽略障碍物对机器人的影响，机器人的运动方向只参考引力方向θ_att；

所述沿墙行走状态进行路径规划，具体包括以下方法：每个采样时刻，机器人线速度，角速度和前进的期望方向如下：

v＝v_max(1-|cos(θ_rep-θ₀)|)

ω＝ω_max(θ_res-θ₀)+ω_d(d₀-d_s)

θ_exp＝θ_rep-α

其中，d₀-d_s为机器人与墙体的实测距离和预设机器人到墙标准距离的距离差，修正值ω_d(d₀-d_s)可以让机器人与墙体之间的距离保持在预设值，α为偏转角，α的理论值为90°，当以速度v靠近障碍并进入沿墙模式后，机器人以期望运动方向θ_exp为参照，沿墙行走并调整自身姿态与墙体平行；

所述累积角度计算的过程如下：

θ＝∑[θ(t)-θ(t-1)]，θ(t)-θ(t-1)＞β；

θ(t)为采样时间T＝t时的前进角，θ表示累积变化角，β为单位滤波角；当变化的差值大于β时，则将变化量计入累计角度；

S3-1、当机器人陷于局部极小点时，首先判断前方是否有障碍；若无前方无障碍，选择忽略障碍状态，若前方有障碍，选择沿墙行走状态；

S3-2、若选择沿墙行走状态，判断是否绕过障碍，若绕过障碍，则进行步骤S2的势场避障状态，若未绕过障碍，继续选择沿墙行走状态。