[发明专利]一种基于动态窗口法的主动避障方法

说明书

本发明公开了一种基于动态窗口法的主动避障方法，属于机器人导航技术领域。本发明根据障碍物的距离，设置安全距离和碰撞距离，判断机器人是否需要后退主动避开障碍物。当与障碍物的距离在安全距离内则会顺利避开障碍物；若与障碍物的距离在碰撞距离内则会选择远离障碍物的路径，退到安全距离外再重新规划路径绕开障碍物。由于采用该主动避障手段，当与障碍物的距离过小时，先让机器人执行后退命令，再重新规划到目标点的路径，通过此方法能够选取出避障效果更好的路径。

技术领域

本发明主要应用于机器人导航技术领域，具体涉及一种机器人的主动避障方法。

背景技术

当前，机器人导航中的路径规划主要有两部分，全局路径规划和局部路径规划。在实际使用过程中这两部分配合使用以达到更好的导航效果。全局路径规划：在已经构建完成的地图上规划处一条从起到终点的可行的无障碍轨迹。局部路径规划：根据传感器的消息和全局路径规划得到的路径，实时确定机器人的运动轨迹。局部路径规划算法主要作用是在前进过程中避开障碍物，使机器人顺利到达目标点。

现有的动态窗口法(Dynamic Window Approach)主要是避开与机器人距离稍远的静态障碍物，当机器人距离障碍物过近时会造成机器人认为自身已经撞上障碍物导致导航过程的失败。即，当前的局部路径规划算法存在的技术问题主要体现在：(1)在避障方面距离障碍物过近导致避障失败；(2)在避障的过程中无法主动避开障碍物。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有的局部路径规划避障过程中距离障碍物过近时无法有效避开障碍物，出现局部路径规划失败的技术问题，提供一种基于动态窗口法的主动避障方法。

步骤S1、采集机器人的当前状态参数，所述状态参数包括机器人的位姿、全局路径、距机器人当前位置距离最近的障碍物的位置、机器人能执行的最大速度、最大加速度、最大转向速度、最大转向加速度；

步骤S2、生成多条模拟路径：

基于预设的模拟路径条数N，预设的模拟运行时长T，结合机器人的最大速度、最大加速度、最大转向速度、最大转向加速度，模拟出N条可移动的路径；

其中模拟时长T小于全局路径所花的时长；

步骤S3、对每条模拟路径，计算与全局路径最近点的均值，记为Pdist；

计算每条模拟路径的终点到机器人的目标位置的距离，记为Gdist

计算每条模拟路径的终点到距机器人当前位置距离最近的障碍物之间的距离，记为d_obs；

步骤S4、基于每条模拟路径的障碍物距离d_obs，分别为每条模拟路径设置对应的安全距离d_safe；

所述安全距离d_safe表示机器人在模拟时长内按照最大速度前进不会撞到障碍物的距离阈值；

基于每条模拟路径的距离d_obs与安全距离d_safe的大小关系，设置每条模拟路径的评分C_obs：

若障碍物距离d_obs大于安全距离d_safe，则不计分，即C_obs＝0；

若障碍物距离d_obs为0，则舍去该模拟路径；

若障碍物距离d_obs小于或等于安全距离d_safe，则根据障碍物距离d_obs的反比指数计算评分C_obs；