[发明专利]一种基于混沌机理的机器人自主导航方法

权利要求书

1.一种基于混沌机理的机器人自主导航方法，包括：

第一步骤：在机器人上负载4个距离传感器和1个全向方位角传感器，在没有接收到任何外部激励信号前，用多卷混沌状态模拟机器人的思维状态，机器人保持探索未知环境，匀速移动且不改变运动方向；

第二步骤：当机器人负载的4个距离传感器和1个全向方位角传感器接收到外部激励信号后，机器人开始处理以上1个全向方位角传感器接收到的目标的角度信息，同时开始处理4个距离传感器接收到的障碍物的距离信息，用混沌演化过程模拟机器人的思维变化过程，并进入一个单卷循环状态，根据循环单卷的中心特征给出状态反馈信号；

第三步骤：根据状态反馈信号，确定目标和障碍物的位置信息，通过感知动力学反馈控制回路对机器人进行控制，并向机器人执行机构发出指令，执行机构实现转向、变速行为，机器人向目标移动，同时躲避障碍物；

第四步骤：当外部激励信号消失时，又进入以上第一步骤所述的多卷混沌状态，如果机器人负载传感器又搜索到外部激励信号，转入第二、三步骤，并最终避开所有障碍物，到达目标位置。

2.如权利要求1所述的基于混沌机理的机器人自主导航方法，其特征在于，第二步骤具体包括：

步骤一：针对目标和障碍物对多卷混沌吸引子的不同作用，设置不同的控制增益，其特征在于，障碍物对多卷混沌吸引子的控制增益大于目标对多卷混沌吸引子的控制增益；

步骤二：障碍物到机器人的距离测定；通过4个距离传感器采集障碍物到机器人的距离，并通过4个距离传感器的几何分布间接确定障碍物的方向角；

步骤三：目标与机器人前轴构成的方位角测定；通过1个全向方位角传感器采集目标与机器人前轴构成的方位角，并且把目标作为机器人移动方向反方向上对称位置的一个障碍物考虑；

步骤四：给出状态反馈信号；引入目标和障碍物对多卷混沌吸引子的控制增益，结合采集的障碍物到机器人的距离以及目标与机器人前轴构成的方位角，确定状态变量循环单卷的中心特征，并据此中心特征最终确定对机器人的控制策略，即给出状态反馈信号。

3.如权利要求1所述的基于混沌机理的机器人自主导航方法，其特征在于，第三步骤具体包括：

步骤一：反馈信号传递；将以上第二步骤中得到的状态反馈信号传递给控制单元，并对原有状态变量进行补偿和修正；

步骤二：控制单元通过感知动力学反馈控制回路发出指令，执行机构实现转向、变速行为。

4.如权利要求1所述的基于混沌机理的机器人自主导航方法，其特征在于，第一步骤还包括一个生成多卷混沌吸引子的步骤，具体包括下列步骤：

第一步骤：生成一个饱和分段函数；

第二步骤：把以上第一步骤中生成的饱和分段函数加到一个线性差分方程组中，构成一个非线性差分方程组；

第三步骤：用龙格-库塔数值计算方法求解以上第二步骤中生成的非线性差分方程组，求解出多卷混沌吸引子。

5.如权利要求1所述的基于混沌机理的机器人自主导航方法，其特征在于，第二步骤中障碍物到机器人的的距离由机器人负载的4个距离传感器获得，目标与机器人前轴构成的方位角由机器人负载的1个全向方位角传感器获得。

6.如权利要求1所述的基于混沌机理的机器人自主导航方法，其特征在于，第三步骤中的执行机构为机器人足及其转向轴。