[发明专利]一种用于自动采血机器人的路径规划方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于自动采血机器人的路径规划方法及系统，包括：采集自动采血机器人的初始位置，以及采血目标的预进针点、目标位置，构建搜索树；采集采血目标周围的潜在障碍物，通过虚拟斥力场扩展策略，获取用于扩展搜索树的第一采样点；将潜在障碍物，作为障碍物控制点，根据第一采样点与障碍物控制点的第一距离，生成用于扩展搜索树的步长；获取与第一采样点距离最近的搜索树上的第一节点，根据步长，生成第二节点；将第一节点与第二节点进行有向性连接，生成搜索树的扩展路径；基于初始位置，通过扩展路径，生成自动采血机器人的运动路径；本发明优化了采样节点的扩展方向，缩短了平均计算耗时，提高了路径规划效率。

技术领域

本发明涉及机器人运动控制领域，具体而言，涉及一种用于自动采血机器人的路径规划方法及系统。

背景技术

随着科技发展，机器人已广泛应用于生物医学、工业生产娱乐服务等场景。手臂静脉采血是最常见的医疗护理手段之一，也是临床进行静脉采血和静脉输液的重要方法。避免因机器人路径规划准确性不高、无法确保人员安全情况下反复穿刺是大家所关切的重要问题。

目前自动采血机器人希望能全自动的完成对手臂静脉的采血工作，在视觉传感器获取初始点、目标点和潜在障碍物的工作空间位置信息后，需要自动采血机器人高效、无碰撞地完成静脉采血工作。通常采用RRT、RRT*、InformedRRT*等基于采样的路径规划算法，适合多自由度的自动采血机器人在复杂的动态环境下进行路径规划。通过对整个高维度构形空间进行采样，可确保连接得到初始位置点与目标终点的可行解，但是由于采样过程是对整个高维度构形空间进行不稳定采样，因此效率较低，在复杂的医护场景下很难实时求解并且保证解的最优性。

针对基于采样的路径规划算法盲目随机性采样扩展节点的不稳定性，为实现六自由度采血机器人准确高效完成静脉采血工作，急需一种用于自动采血机器人的路径规划方法及系统，用于避免进行盲目随机性采样扩展节点，缩短了计算时间。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是通过磁控忆阻器耦合设计出一个五维忆阻保守混沌系统及其实现电路。

为了实现上述技术目的，本申请提供了一种用于自动采血机器人的路径规划方法，包括以下步骤：

采集自动采血机器人的初始位置，以及采血目标的预进针点、目标位置，构建搜索树；

采集采血目标周围的潜在障碍物，通过虚拟斥力场扩展策略，获取用于扩展搜索树的第一采样点；

将潜在障碍物，作为障碍物控制点，根据第一采样点与障碍物控制点的第一距离，生成用于扩展搜索树的步长；

获取与第一采样点距离最近的搜索树上的第一节点，根据步长，生成第二节点；

将第一节点与第二节点进行有向性连接，生成搜索树的扩展路径，其中，有向性连接用于表示具有方向指向的连接关系；

基于初始位置，通过扩展路径，生成自动采血机器人的运动路径。

优选地，在构建搜索树的过程中，构建预进针点到初始位置的第一搜索树，预进针点到目标位置的第二搜索树，初始位置到预进针点的第三搜索树，目标位置到预进针点的第四搜索树；

根据第一搜索树、第二搜索树、第三搜索树、第四搜索树，构建搜索树。

优选地，在自动采血机器人进行路径规划的过程中，根据初始位置和目标位置，以及初始位置到障碍物控制点的阈值距离，构建自动采血机器人的引力场模型，引力场模型用于防止产生过大引力导致路径规划失效，其中，初始位置到目标位置的第二距离越大，引力越大。

优选地，在构建自动采血机器人的引力场模型的过程中，引力场模型表示为：