[发明专利]可燃冰试采区地层钻探机器人路径规划方法

说明书

本发明公开了一种可燃冰试采区地层钻探机器人路径规划方法，包括：步骤1)：定义机器人的仿蚯蚓蠕动式运动为“跟从”模式；步骤2)：建立机器人预设数据库；离线规划出一条理想运动路径；步骤3)：设计机器人避障路径规划器，其中，传感器阵列将机器人位姿及其是否遇到障碍物的信息反馈给运动行为判别器，运动行为判别器判别后将位姿及障碍物信息传输至避障路线控制器或预定路径控制器；步骤4)：建立避障运动规划系统及机器人避障运动规划模型；步骤5)：机器人定点释放,由传感器阵列实时地测量相关信息，由避障路径规划器实时路径规划；避障时，避障运动规划模型迭代运算，得出避障路线；无障碍物时，按照理想运动路径前进。

技术领域

本发明涉及的是一种局部路径规划方法，具体涉及一种基于行为的可燃冰试采区深 海地层自主钻探机器人路径规划方法。

背景技术

可燃冰试采区深海地层钻探机器人便是一种应用于水合物试采区可以自主勘探和长期监测的设备。

路径规划是移动机器人导航中的重要的任务之一，移动机器人路径规划可以分为两 类型：全局路径规划和局部路径规划。全局路径规划是指在已知环境下，在已知环境模型找出一条从起始点到目标点的符合一定性能的可行或最优的路径。局部路径规划是指当环境信息未知或部分未知时，由传感器阵列获得障碍物的尺寸、行状和位置等信息， 实时进行的规划。

对钻探机器人来说，深海地层的泥土环境相当复杂，作业区域的具体情况也不十分 清楚,因此无法建立精确的环境模型。在钻探机器人的路径规划中，只能依靠自身的传感器阵列获得实时环境信息，进行实时规划。常见的全局路径规划算法有Dijkstra算法、粒子群算法、栅格法等，在面临海底地层等广域环境进行路径规划时存在多余冗余点和 拐点、计算量大、内存消耗等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服广域环境下传统局部路径规划方式的不足，提供一种基于行 为的可燃冰试采区深海地层自主钻探机器人局部路径规划方法。

一种可燃冰冰试采区地层钻探机器人路径规划方法，包括如下步骤：

步骤1)：定义钻探机器人的仿蚯蚓蠕动式运动为“跟从”模式，据此建立机器人 的路径规划模型；

步骤2)：建立钻探机器人预设数据库，其包括工作参数和机器人的结构参数；根据海底作业区的进入点坐标及预定的结束点坐标，离线规划出一条理想运动路径；

步骤3)：设计钻探机器人避障路径规划器，所述避障路径规划器包括运动行为判别器、避障路线控制器、预定路径控制器、传感器阵列和执行器；传感器阵列将机器人 的位姿及其是否遇到障碍物的信息反馈给运动行为判别器，运动行为判别器判别后将位 姿及障碍物信息传输至避障路线控制器或预定路径控制器，避障路线控制器用于钻探机 器人遇到障碍物时规划路径；预定路径控制器用于钻探机器人头部沿预先规划好的全局 理想路径前进，并由执行器控制机器人运动；

步骤4)：根据机器人定义的运动模式，建立避障运动规划系统，所述避障运动规划系统包括避障路径规划器；在避障路线控制器中建立机器人避障运动规划模型；

步骤5)：机器人由导向机构海底定点释放,由配置在机器人本体上的传感器阵列实时地测量相关信息，根据理想运动路径，由避障路径规划器进行实时路径规划；避障 时，通过避障运动规划模型进行迭代运算，得出避障路线；无障碍物时，则按照预定路 径控制器中的理想运动路径前进。

作为进一步改进方案，所述步骤1)中的所述机器人的路径规划模型源于机器人的行为定义。

作为进一步改进方案，所述步骤1)中的“跟从”模式为机器人的头部运动到一定位置后,其余各段沿相同的路径作跟从运动。