[发明专利]一种动态避让方法及移动机器人

说明书

本发明公开的动态避让方法，包括如下步骤：通过寻迹算法控制移动机器人沿固定行驶路径R1行驶；基于固定行驶路径R1的行驶过程中，若检测前方存在障碍物，则基于A*算法规划当前位置到目标位置的最短路径R2，将最短路径R2设为参考路径；DWA动态窗口算法基于参考路径进行采样，输出若干条评分高的路径，称为候选路径；基于候选路径的电机速度差及姿态角差值、候选路径与参考轨迹的相似度对候选路径进行二次评价，最高二次评分的候选路径作为当前的行驶路径。对DWA动态窗口算法的输出高分路径从电机速度差、姿态角度差与路径相似度三个方面进行二次评价，将姿态角度差小，电机速度差小及路径相似度高的高分路径作为避障路径，能实现路径的滑切换。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地，本发明涉及一种动态避让方法及移动机器人。

背景技术

移动机器人在运行过程中，常会遇到原地图中不存在的障碍物，即常说的动态障碍物，因此，移动机器人即使基于导航算法导航也很难严格按照起初规划的路径来走，目前的机器人规划方式都包含全局规划与局部规划两个部分，其中全局规划负责定好机器人运动的整体路径和方向，动态规划则在全局规划的基础上，根据实时环境信息来规划当前最优路径来导航，即实现动态避障。

在服务机器人中常用动态避障导航算法为DWA算法(动态窗口算法)，该算法基本原理是根据机器人当前状态对机器人运动可达路径进行采样，并根据一定规则对采样的路径进行评分，评分最高的路径即为当前机器人运动控制的路径，该方法优点在于机器人控制灵活，因为总存在一个最高分的路径用于运动控制，除非所有路径得分都为0，由于DWA算法中的参数和全局路径有关，不能动态调整相关参数，其参数大都基于单一行驶场景进行配置，无法满足复杂行驶场景的路径规划，例如在整体较直的全局路径中存在U型路径的行驶场景，另外，在DWA算法进行避障时，从固定路径导航算法切换至动态避障导航算法时可能存在切换不平滑的问题。

发明内容

本发明提供一种动态避让方法，旨在改善上述问题。

本发明是这样实现的，一种动态避让方法，所述动态避让方法具体包括如下步骤：

S1、通过寻迹算法控制机器人沿固定行驶路径R1行驶；

S2、基于固定行驶路径R1的行驶过程中，若检测前方存在障碍物，则基于A*算法规划当前位置到目标位置的最短路径R2，将最短路径R2设为参考路径；

S3、DWA动态窗口算法基于参考路径进行采样，输出若干条评分高的路径，称为候选路径；

S4、基于候选路径的电机速度差及姿态角差值、候选路径与参考轨迹的相似度来对候选路径进行二次评价，最高二次评分的候选路径作为当前的行驶路径。

目标位置处于障碍物行驶后方的固定行驶路径R1上。

进一步的，目标位置的确定方法具体如下：

以当前位置为中心划定安全区域，获取安全区域与固定行驶路径的交点，位于当前位置正前方的交点即为目标位置，所述安全区域为矩形或圆形。

进一步的，候选路径的二次评分为候选路径的电机速度差评分、候选路径的姿态角差评分及候选路径的相似度评分的三者之和。

进一步的，候选路径的电机速度差评分的获取方法具体如下：

检测路径切换前固定行驶路径所需电机速度与路径切换后候选路径所需电机速度的方向是否相同，若检测结果为是，则获取切换前后时刻的各固定行驶路径与候选路径的所需电机速度差值绝对值|dv|；

对所有的电机速度差|dv|进行归一化，dv^*为归一化后的电机速度差值；

定义候选路径的电机速度差评分的权值为K₁，基于高斯函数计算差值dv^*的评分，即为差值|dv|的评分。