[发明专利]一种考虑意图及个体操作习惯的智能避障方法有效

专利信息
申请号: 202210830915.X 申请日: 2022-07-15
公开(公告)号: CN115202351B 公开(公告)日: 2023-04-25
发明(设计)人: 王义娜;张德龙;刘赛男;曹晨;杨俊友;周勃 申请(专利权)人: 沈阳工业大学
主分类号: G05D1/02 分类号: G05D1/02
代理公司: 沈阳亚泰专利商标代理有限公司 21107 代理人: 邵明新
地址: 110870 辽宁省沈阳*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 考虑 意图 个体 操作 习惯 智能 方法
【说明书】:

发明涉及一种避障方法,尤其涉及一种考虑意图及个体操作习惯的智能避障方法。对驾驶者的操作习惯进行考虑,使轮椅机器人拥有自学习能力,可以动态调整自身在避障状态时的默认转向幅度,以满足驾驶者对于轮椅机器人行驶状态的个性化需求和安全使用需要。包括:轮椅机器人在避障时,考虑驾驶者的行驶意图。根据驾驶者的操作习惯进行自学习,动态调整自身在避障状态时的默认转向幅度。构建出危险度评价标准,对轮椅机器人的强化学习进行安全约束。

技术领域

本发明涉及一种避障方法,尤其涉及一种考虑意图及个体操作习惯的智能避障方法。

背景技术

现今,轮椅机器人的普及应用能够改善弱势群体的生活福祉。老年人在驾驶轮椅机器人代步行进过程中,通过触摸屏来给轮椅机器人下达行驶指令,使轮椅机器人按照指令的速度和方向行驶,由此驾驶者的行驶意图便得到了表达。但在人流攒动或是地面障碍物杂乱的环境中,驾驶者通过操作本身完成无碰撞行驶则需要极高的技巧和反应速度,加之老年人易疲劳和注意力不集中,极易发生因误操作而导致的碰撞事故,从而对弱势群体造成二次伤害。

同时,对于老年人或残疾人等弱势群体来说,直接调节轮椅机器人的内部参数来促使其达到令自己满意的行驶状态是困难的,因为这样会花费巨大的学习成本和试错成本,甚至会导致非常危险的情况发生。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷,提供一种考虑意图及个体操作习惯的智能避障方法。

为实现上述目的,本发明采用如下技术方案,包括:

轮椅机器人在避障时,考虑驾驶者的行驶意图;

根据驾驶者的操作习惯进行自学习,动态调整自身在避障状态时的默认转向幅度;

构建出危险度评价标准,对轮椅机器人的强化学习进行安全约束。

进一步地,采用超声波传感器获取障碍物的距离信息;建立自动避障模糊推理以确定障碍物的距离与轮椅机器人自动避障方向角βa之间的关系。

更进一步地,轮椅机器人根据驾驶者操作指令,记指令方向为βe;轮椅机器人所执行的最终行驶方向βf根据操作权重w来决定多大程度遵循驾驶者的指令方向,如公式(1):

βf=βew+βa(1-w)  (1)

更进一步地,基于驾驶者行驶意图与自动避障方向角的偏差βb及轮椅机器人的当前行驶速度vr来确定操作权重w,基于模糊推理,以βb与vr为前件,以w为后件建立其输入输出关系;

βb=|βae|  (2)

其中,vx,vy分别为轮椅机器人当前沿x轴和y轴方向的分速度,可以基于轮椅机器人的运动学,由四个轮子的速度来求取,如下:

其中,θ为轮椅机器人当前的方向角;l为轮椅机器人中心到每个轮子的距离;v1,v2,v3,v4为四个轮子的当前速度。

更进一步地,采集一个避障周期内驾驶者操作指令方向βe的离散数列,将βe的离散数列进行分类,将数据中偏向障碍物方向的角度记为θNk(k=1,2,...,n),远离障碍物的意图角度记为θFk,并做归一化处理得到操作习惯的特征值C,如公式(5)所示:

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