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专利号: 2017106689859
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于激光雷达的动态避障控制方法,具体步骤如下:步骤1:使用激光雷达实时获取障碍物信息;

使用激光雷达记录一个扫描周期内各个角度上障碍物的距离数据;定义移动机器人的安全距离Ls,激光雷达的数据DL,DL={Ln|n∈[0,360)},其中Ln表示在角度为n的方向上的障碍物距离;首先,在安全距离内检测是否有障碍物,若安全距离内出现障碍物,则利用Ls筛选所有安全距离内的点,记为DS,DS={Ln|Ln

步骤2:计算障碍物的方位;

利用步骤1获取的障碍物信息,计算障碍物的方向与距离,将障碍物抽象为一个质点;

定义移动机器人的半径Rs;首先 ,计算各个激光雷达数据点的权重W,其中kw为常系数;接着,计算DS中Ln的加权平均值;定义Le为障碍物距离的加权平均值, 定义θe为障碍物方向的加权平均值,最后使用θe,Le描述障碍物的方位;

步骤3:设计避障控制器;

在人工势场法的基础上做出改进,不但利用移动机器人与障碍物之间的距离信息,而且利用移动机器人与障碍物之间的角度信息;定义移动机器人当前的朝向θR,移动机器人与障碍物之间的角度 运动学模型基于二轮差动的移动机器人,使用线速度ν,角速度ω,控制移动机器人运动,则避障控制器的设计如下:其中,kv,kω,kvr,kωr均为常系数;

步骤4:设计运动控制器;

若激光雷达没有检测出障碍物,则控制移动机器人向目标点运动;运动控制器如下:ν=VmaxS(d)cosφ,

其中d为机器人与目标点之间的距离,φ为移动机器人朝向与其和目标点连线之间的夹角,Vmax为移动机器人运行的最大速度,K为常系数,c为到达目标点的减速距离;

步骤5:避障控制器与运动控制器的切换;

在对避障控制器与运动控制器设计的基础上,需要合理利用两个控制器;若检测到障碍物,并且 则使用避障控制器避开障碍物;否则,使用运动控制器,控制移动机器人向目标点运动;同时,限制移动机器人的最大线加速度av,最大角加速度aω。