[发明专利]一种六轮独立驱动独立转向机器人的避障方法

权利要求书

1.一种六轮独立驱动独立转向机器人的避障方法，其特征是：包括求解避障路径和基于模糊决策的避障策略；当传感器检测到障碍物后，将障碍物信息发送到避障控制器和避障规划器，然后通过实际环境的约束求解最佳路径点，通过轨迹平滑和多项式拟合后得到最佳路径，将最佳路径离散为坐标点后输出，在输出坐标点后进行避障策略的选择，根据策略进行避障，整个避障过程结束。

2.根据权利要求1所述的六轮独立驱动独立转向机器人的避障方法，其特征是：所述求解避障路径的过程是：

在规划避障路径的过程中，根据机器人的尺寸和障碍物的尺寸进行膨胀处理，按照障碍物和机器人的必需安全裕度和障碍物的信息对障碍物进行膨胀，因为存在安全裕度，所以将机器人的膨胀范围也加入到此部分中；考虑到存在障碍物较大、机器人可能从障碍物中间穿过的情况，对障碍物进行分割处理，在障碍物轮廓处设置障碍物分割点将进行分割处理；

在求解避障路径中，设计避障惩罚函数和设计偏差参考轨迹的代价函数；避障惩罚函数用于避障函数的求解和约束中，通过机器人质心坐标与障碍物分割点的距离偏差来调节函数的大小，距离越近，函数值越大；机器人偏离参考轨迹的代价函数作为求解的一个约束条件；

避障路径的求解是直接求得最佳路径点坐标，所以定义：

ξ＝[x_a y_a]^T，

其中，x_a y_a为避障路径坐标点；

为了提高避障的准确性，定义距离惩罚函数D_obs，在避障函数中加入软约束其中，K为极大的正整数，这是针对动态障碍物在机器人移动过程中突然靠近机器人的情况，机器人与障碍物距离较近时，软约束项较大，权重影响大；当机器人与障碍物距离较远时，软约束项较小，权重影响小；

根据上述惩罚项和约束，设计基于数学优化的方法的避障规划器，设计如下：

其中：P为权重矩阵；项为MPC的控制量，在避障规划器中的作用为约束避障路径，保证规划器求得的避障路径符合机器人运动学模型约束；避障规划器求解的结果ξ即为机器人的避障路径；P_obs为避障惩罚函数，D_obs距离惩罚函数。在约束条件中，为MPC控制量，保证结果符合机器人的运动模型，γ为偏差参考轨迹的代价函数；

对避障规划器求解的避障路径通过曲线拟合进行处理，曲线拟合将平滑后的轨迹点生成符合机器人约束的轨迹点。

3.根据权利要求2所述的六轮独立驱动独立转向机器人的避障方法，其特征是：所述避障惩罚函数P_obs如下：

其中，p_obs是避障惩罚函数权重系数，(x_i,y_i)是障碍物分割点坐标，∈是极小的正数，避免分母出现0的情况。

4.根据权利要求2所述的六轮独立驱动独立转向机器人的避障方法，其特征是：所述偏差参考轨迹的代价函数如下：

其中，x_min,x_max,y_min,y_max是全局地图坐标范围，x_r，y_r是参考轨迹坐标，x_a，y_a为避障路径坐标点。

5.根据权利要求2所述的六轮独立驱动独立转向机器人的避障方法，其特征是：所述距离惩罚函数为：

其中，x_obs，y_obs为障碍物质心坐标，x_rob，y_rob为机器人质心坐标，d_obs为距离惩罚函数权重系数。