1.一种用于室内移动机器人动态环境路径规划方法,具体包括如下步骤:步骤1,建立当前动态环境模型;
步骤2,依据移动机器人的物理限制和地图环境限制,计算出当前允许的速度窗;
步骤3,利用障碍物划分算法对机器人视野内的动态障碍物进行划分,得到需要避障的动态障碍物集合,保存运动状态信息;
步骤4,对速度窗口内的每一组候选速度进行前向模拟并计算航向得分,速度大小得分,障碍物距离得分;
步骤5:对速度空间内的速度按照时间分辨率为0.1s进行前向模拟,得出候选速度轨迹;
步骤6:将步骤3中的动态障碍物集合与经过前向模拟后机器人的姿态速度信息,带入设计的速度组合评价因子中,挑选出符合规则的航向和速度;
步骤7:通过分析前向模拟轨迹终点与经过前向模拟后动态障碍物的位置关系,匹配合适的反应距离评价因子规则,得出反应距离评价得分;
步骤8:对步骤4、6、7中所有的评价得分进行归一化处理,挑选出综合得分最高的角速度与线速度作为当前环境下的运动输出。
2.如权利要求1所述用于室内移动机器人动态环境路径规划方法,其特征在于,所述步骤3的动态障碍物划分算法,根据动态障碍物航向与移动机器人当前航向所形成的向量关系进行判断,有威胁障碍物向量关系描述为 其中norm()函数用来求解向量的单位向量, 为障碍物航向的方向向量, 为障碍物位置到预碰撞点的位置。
3.如权利要求1或2所述用于室内移动机器人动态环境路径规划方法,其特征在于,所述的步骤6中,速度组合评价因子公式如下:ηi表示针对第i个移动障碍物的速度组合评价因子,由机器人与移动障碍物之间的距离自适应决定;dmax为传感器最大检测距离;vobs,hobs分别为移动障碍物的速度和航向,vj,wj分别为机器人第j个速度组合中的线速度和角速度;
ηi=dmax‑di
di为机器人位置到第i个动态障碍物位置的距离cos(θ)计算方式如下式所示:cos(θ)用来表示障碍物航向与第j条前向模拟轨迹终点处航向的夹角, 表示第i个障碍物的航向向量, 表示第j条速度组合模拟轨迹终点处的航向向量。
4.如权利要求3所述用于室内移动机器人动态环境路径规划方法,其特征在于,所述步骤7中反应距离评价因子指的是机器人对移动障碍物避障时,在避障瞬间与移动障碍物之间的距离,按照模拟轨迹终点与动态障碍物此时的位置关系可以将反应距离的计算规则分为两类,一类是为穿越轨迹反应距离,计算点为pthrough,这种轨迹表示此次的避障规划已经完成了;另一类是未穿越轨迹反应距离,计算点为pshadow,反应距离评价如下所示:式中κi与ηi计算方式一样,表示第i个动态障碍物的权重,由动态障碍物与机器人之间的距离自适应决定;
穿越形式的轨迹,p'obi为:
式中dt为前向模拟过程中的时间分辨率,n表示第n步前向模拟中机器人到达了穿越点,r为障碍物的膨胀化半径;pobi为第i个障碍物当前时刻的真实位置;计算障碍物未来位置时,应利用其边缘坐标点,不能使用其圆心坐标,因此减去障碍物膨胀化半径;
未穿越形式轨迹,则p'obi为:
式中ds为未穿越前向模拟轨迹终点到障碍物航向的直线距离,v为前向模拟轨迹终点处机器人线速度在垂直于障碍物航向直线方向上的分速度。