CN102541057B一种基于激光测距仪的移动机器人避障方法

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所属分类:AGV专利检索
摘要

本发明涉及一种基于激光测距仪的移动机器人避障方法,包括以下步骤:建立机器人坐标系,以机器人当前位置为圆心,在坐标原点模拟激光发射N条射线作为机器人运动的候选方向;激光信息分组,在每组中选择障碍点,将障碍点映射到机器人坐标系中;将机器人膨化成半径为R的圆,通过一个障碍点做圆的两条切线,通过切线与X轴的夹角求得机器人对于该障碍点可通过的候选方向范围,得到机器人可通过的可行方向;定义代价函数评价各个可行方向,以选择机器人下一周期运动的最佳方向;采用速度控制策略给出机器人线速度和角速度。本发明在未知环境中能有效地避障,性能优良;不需要较深理论基础,方法简单巧妙、易于理解、计算量小、实用性强,特别适合于实际应用场合。

技术领域

本发明涉及一种移动机器人避障技术,具体的说是一种基于激光测距仪的移动机器人避障方法。

CN102541057B一种基于激光测距仪的移动机器人避障方法

背景技术

近年来,激光测距仪在机器人导航系统中应用越来越广泛。主要是由于激光测距仪测量技术具有很多优点,特别是具有高精度、高分辨率、宽视场、不受强光影响,在黑暗中亦能工作的优点,这样给自主导航机器人提供了良好的环境识别能力。在采用激光测距传感器进行移动机器人避障的方法中,较常用的有人工势场法、向量场直方图方法。人工势场法作为局部避障导航方法的原型,对于推动避障算法的研究做出了积极的贡献,但是无可避免的,该方法仍然存在着缺点。由于人工势场法对地图的信息提取采取的是一种总体的模糊方法,即将所有障碍物对机器人的影响表达为一个总体的斥力合力,这种描述就过于笼统,导致导航效果不是十分精细,使其在实际应用中遇到一些难以克服的困难。向量场直方图法以移动机器人为中心建立极坐标系,将障碍物对机器人的影响量化为各个角度上的障碍强度值,在障碍物强度值低于阈值的角度范围内选择移动方向。此方法的一个弱点就是对阈值敏感,阈值过小时一些可行通道被忽略,阈值过大则可能造成碰撞障碍物的危险。

发明内容

针对现有算法中存在的不足之处,本发明要解决的技术问题是提供一种方法简单巧妙、计算量小、实用性强的基于激光测距仪的移动机器人避障方法。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

本发明基于激光测距仪的移动机器人避障方法包括以下步骤:

I)以机器人当前位置为原点,机器人航向为Y轴,以垂直于Y轴的方向为X轴建立机器人坐标系,在坐标系中,以机器人当前位置为圆心,在机器人正前方开辟一个长度为D的半圆作为活动窗口,以坐标系原点为起点,从X轴正半轴逆时针到负半轴的180度范围内,模拟激光发射间隔等角度的N条射线作为机器人运动的候选方向;

2)将180度的激光信息相应的分成N-1组,在每组中,选择活动窗口内激光探测距离的最小值作为该组的障碍点,将障碍点映射到机器人坐标系中;

3)在机器人坐标系中,将机器人膨化成半径为R的圆,通过一个障碍点做圆的两条切线,两条切线与X轴的夹角分别为a和b,通过夹角a、b采用公式(I)求得机器人对于该障碍点可通过的候选方向范围为和L1-Lim,其中

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