[发明专利]一种基于动态窗口法的主动避障方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于动态窗口法的主动避障方法，其特征在于，包括下列步骤：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；步骤S5、对步骤S4中保留得到的各条模拟路径，通过评价函数C＝α×Pdist+β×Gdist+γ×C_obs分别计算各条模拟路径的度量值C，并将度量值C最小的模拟路径作为机器人当前运行路径；其中α，β，γ为Pdist、Gdist、C_obs的预设权重；步骤S6、设置机器人在当前运行路径上的运行速度：设置运行路径的碰撞距离d_occ，其中碰撞距离d_occ小于运行路径对应的安全距离d_safe；判断障碍物距离d_obs是否大于碰撞距离d_occ，若是，则设置机器人在当前运行路径上的运行速度为机器人下一时刻的运行速度；否则，设置运行速度为负值，即向机器人发出后退指令；；机器人基于设置的运行速度在当前运行路径上运行，并基于当前机器人的当前位置判断机器人是否到达其目标位置，若是，则结束；否则继续执行步骤S1。