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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人运动控制的,具体涉及一种非圆形扫地机器人的碰撞预测方法。
技术介绍
1、目前清洁场景中大多扫地机的机身造型都是圆形结构,圆形结构的运动规划只需考虑机体前侧障碍物的避障处理,对于清洁场景上存在的非圆形扫地机,比如,一种d型扫地机器人,作为前圆后方造型的扫地机不同于圆形扫地机,清洁运动时运动幅度较大,在后退和旋转动作中容易碰撞上特定方位上的障碍物,导致扫地机器人的导航规划效率不高。
技术实现思路
1、本申请公开一种非圆形扫地机器人的碰撞预测方法,具体的技术方案如下:
2、一种非圆形扫地机器人的碰撞预测方法,所述碰撞预测方法包括:根据非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与右驱动轮速度的和值、非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与右驱动轮速度的差值绝对值、以及非圆形扫地机器人在第一时刻的位姿,计算非圆形扫地机器人在第二时刻的位姿;在确定非圆形扫地机器人在第一时刻的位姿和其在第二时刻的位姿的基础上,根据非圆形扫地机器人在预测位置处的对齐点与非圆形扫地机器人的一个方位上的障碍物位置点之间的平面投影距离在第一时刻和第二时刻之间的变化,预测非圆形扫地机器人移动过程中与该方位上的障碍物相碰撞的情况;其中,非圆形扫地机器人的机体中心与非圆形扫地机器人的一个方位上的障碍物位置点的连线与非圆形扫地机器人的机体边缘的交点标记为非圆形扫地机器人的对齐点;其中,对齐点与障碍物位置点之间的平面投影距离是对齐点与障碍物位置点在非圆形扫地机器人的行走平面内形成的距离,非圆形扫地机器人的一个方位上的
3、综上,非圆形扫地机器人还根据左右驱动轮速度来预测非圆形扫地机器人的运动趋势及其在相应时刻所能移动到的位置,在非圆形扫地机器人实际移动之前,当计算确定第二时刻离对应方位上的障碍物距离比第一时刻离对应方位上的障碍物距离更近时,确认非圆形扫地机器人即将撞到对应方位上的障碍物,完成非圆形扫地机器人移动过程中与对应方位上的障碍物相碰撞的情况的预测,充分考虑机体结构及其运动过程中与对应方位处的障碍物位置点的位置关系,在相应方位的障碍物阻碍的环境下,避免非圆形扫地机器人直接碰撞上对应方位上的障碍物,提高非圆形扫地机器人的导航规划效率,尤其是沿着特定方向的导航运动效率。
4、进一步地,所述根据非圆形扫地机器人在预测位置处的对齐点与非圆形扫地机器人的一个方位上的障碍物位置点之间的平面投影距离在相邻两个时刻之间的变化,预测非圆形扫地机器人移动过程中与该方位上的障碍物相碰撞的情况的方法包括:若非圆形扫地机器人在预测位置处的对齐点与非圆形扫地机器人的一个方位上障碍物位置点之间的平面投影距离,小于非圆形扫地机器人在当前位置处的对齐点与非圆形扫地机器人的同一方位上障碍物位置点之间的平面投影距离时,确定非圆形扫地机器人移动过程中存在与该方位上的障碍物相碰撞的趋势;若非圆形扫地机器人在预测位置处的对齐点与非圆形扫地机器人的一个方位上障碍物位置点之间的平面投影距离,大于或等于非圆形扫地机器人在当前位置处的对齐点与非圆形扫地机器人的同一方位上障碍物位置点之间的平面投影距离时,确定非圆形扫地机器人移动过程中不存在与该方位上的障碍物相碰撞的趋势。因此,本技术方案可以根据非圆形扫地机器人在预测位置处的对齐点与非圆形扫地机器人的一个方位上障碍物位置点之间的平面投影距离在相邻两个时刻之间的变化,预测非圆形扫地机器人移动过程中与该方位上障碍物相碰撞的情况,避免非圆形扫地机器人在导航移动过程中或因错误触发避障操作过程中直接碰撞上障碍物。
5、进一步地,若非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与非圆形扫地机器人的右驱动轮速度均不等于数值0,则非圆形扫地机器人将其从第一时刻开始,在第二时刻预期移动到的位置设置为预测位置;非圆形扫地机器人的当前位置是非圆形扫地机器人在第一时刻的机体中心所占据的二维坐标位置,预测位置是非圆形扫地机器人在第二时刻的机体中心所占据的二维坐标位置;第二时刻与第一时刻的时间间隔是预先设置好;其中,非圆形扫地机器人在当前位置的位姿包括非圆形扫地机器人的当前位置的坐标和非圆形扫地机器人在第一时刻的移动方向;其中,非圆形扫地机器人在预测位置处的位姿包括预测位置的坐标和非圆形扫地机器人在第二时刻的移动方向。本技术方案选择在非圆形扫地机器人未开始从第一时刻移动之前,按照左驱动轮速度与右驱动轮速度所产生的预期运动轨迹或移动位置规划出第二时刻所移动到的位置,即预测位置,可以等效于通过当前机体中心位置计算非圆形扫地机器人在第二时刻机体中心位置,便于判断非圆形扫地机器人按照当前移动方向移动与障碍物的碰撞趋势。
6、进一步地,所述根据非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与右驱动轮速度的和值、非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与右驱动轮速度的差值绝对值、以及非圆形扫地机器人在第一时刻的位姿,计算非圆形扫地机器人在第二时刻的位姿的方法包括:非圆形扫地机器人将其实时测得的左驱动轮速度设置为vl,非圆形扫地机器人将其实时测得的右驱动轮速度设置为vr;然后,非圆形扫地机器人将其移动速度vc设置为等于同时将非圆形扫地机器人移动产生的角速度ωc设置为等于其中,左驱动轮与右驱动轮通过轮轴连接,轮轴的长度是l;非圆形扫地机器人将当前位置的坐标设置为(x0,y0),非圆形扫地机器人还将其在第一时刻的移动方向指示的角度设置为θ0;然后非圆形扫地机器人基于移动速度vc、角速度ωc以及移动规划时间t,计算其在预测位置处的位姿,作为非圆形扫地机器人在第二时刻的位姿,其中,计算其在预测位置处的位姿的方法包括:
7、
8、
9、θ1=θ0+ωct;
10、其中,移动规划时间t是所述第二时刻与所述第一时刻之间的时间间隔;(x1,y1)是非圆形扫地机器人在预测位置处的坐标,θ1是非圆形扫地机器人在第二时刻的移动方向指示的角度。
11、从而根据非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与右驱动轮速度、以及非圆形扫地机器人在第一时刻的位姿,在非圆形扫地机器人实际发生位移之前计算出非圆形扫地机器人在第二时刻的位姿,作为非圆形扫地机器人在预测位置的位姿。用于评估其与各个方位的障碍物的碰撞关系。
12、进一步地,所述非圆形扫地机器人包括机身、机头和两个对称设置的轮子,两个对称设置的轮子通过轮轴连接,轮轴设置于所述机身和所述机头之间的分界线处;机身和机头组成的机体造型不是圆形,机头的前方是指向非圆形扫地机器人的移动方向。从而在非圆形扫地机器人的移动方向是机器人坐标系的横坐标轴正方向,非圆形扫地机器人的机体中轴线可以设置为机器人坐标系的横坐标轴,非圆形扫地机器人的机体中心是机器人坐标系的原点的情况下,通过左驱动轮和右驱动轮来改变机器人坐标系的坐标轴朝向,以实时记录下非圆形扫地机器人的移动方向信息。
13、进一步地,若非圆形扫地机器人的左驱动轮速度不等于非圆形扫地机器人的右驱动轮速度,则非圆形扫地机器人被配置为沿着预设时针方向按照角速度ωc转动预设角度,对于同一障碍物位置点,非圆形扫地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非圆形扫地机器人的碰撞预测方法,其特征在于,所述碰撞预测方法包括:
2.根据权利要求1所述碰撞预测方法,其特征在于,所述根据非圆形扫地机器人在预测位置处的对齐点与非圆形扫地机器人的一个方位上的障碍物位置点之间的平面投影距离在相邻两个时刻之间的变化,预测非圆形扫地机器人移动过程中与该方位上的障碍物相碰撞的情况的方法包括:
3.根据权利要求2所述碰撞预测方法,其特征在于,若非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与非圆形扫地机器人的右驱动轮速度均不等于数值0,则非圆形扫地机器人将其从第一时刻开始,在第二时刻预期移动到的位置设置为预测位置;非圆形扫地机器人的当前位置是非圆形扫地机器人在第一时刻的机体中心所占据的二维坐标位置,预测位置是非圆形扫地机器人在第二时刻的机体中心所占据的二维坐标位置;第二时刻与第一时刻的时间间隔是预先设置好;
4.根据权利要求3所述碰撞预测方法,其特征在于,所述根据非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与右驱动轮速度的和值、非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与右驱动轮速度的差值绝对值、以及非圆形扫地机器人在第一时刻的位姿,计算非圆形扫地机器
5.根据权利要求4所述碰撞预测方法,其特征在于,所述非圆形扫地机器人包括机身、机头和两个对称设置的轮子,两个对称设置的轮子通过轮轴连接,轮轴设置于所述机身和所述机头之间的分界线处;机身和机头组成的机体造型不是圆形,机头的前方是指向非圆形扫地机器人的移动方向。
6.根据权利要求4所述碰撞预测方法,其特征在于,若非圆形扫地机器人的左驱动轮速度不等于非圆形扫地机器人的右驱动轮速度,则非圆形扫地机器人被配置为沿着预设时针方向按照角速度ωc转动预设角度,对于同一障碍物位置点,非圆形扫地机器人的对齐点被配置为沿着预设时针方向的反方向转动预设角度,以使:对于同一障碍物位置点,非圆形扫地机器人的位姿变化时,非圆形扫地机器人的对齐点变化。
7.根据权利要求6所述碰撞预测方法,其特征在于,预先获取非圆形扫地机器人的一个方位上障碍物位置点的坐标,记为障碍物的位置坐标(xp,yp);
8.根据权利要求7所述碰撞预测方法,其特征在于,基于相对坐标转换公式将障碍物的位置坐标(xp,yp)换算为待规避障碍物第一时刻坐标的方法包括:relaXp0=(xp-x0)cosθ0+(yp-y0)sinθ0;relaYp0=(yp-y0)cosθ0+(xp-x0)sinθ0;
9.根据权利要求8所述碰撞预测方法,其特征在于,非圆形扫地机器人在当前位置处的对齐点与非圆形扫地机器人在当前位置处的机体中心之间的平面投影距离与待规避障碍物第一时刻对齐角度存在预先设置的映射关系;其中,非圆形扫地机器人在当前位置处的对齐点与非圆形扫地机器人在当前位置处的机体中心之间的平面投影距离使用ROBOT_RELA_DIST(relaθ0)表示;
10.根据权利要求9所述碰撞预测方法,其特征在于,非圆形扫地机器人在当前位置处的对齐点与待规避障碍物第一时刻坐标之间的距离D0的计算方式为:
...【技术特征摘要】
1.一种非圆形扫地机器人的碰撞预测方法,其特征在于,所述碰撞预测方法包括:
2.根据权利要求1所述碰撞预测方法,其特征在于,所述根据非圆形扫地机器人在预测位置处的对齐点与非圆形扫地机器人的一个方位上的障碍物位置点之间的平面投影距离在相邻两个时刻之间的变化,预测非圆形扫地机器人移动过程中与该方位上的障碍物相碰撞的情况的方法包括:
3.根据权利要求2所述碰撞预测方法,其特征在于,若非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与非圆形扫地机器人的右驱动轮速度均不等于数值0,则非圆形扫地机器人将其从第一时刻开始,在第二时刻预期移动到的位置设置为预测位置;非圆形扫地机器人的当前位置是非圆形扫地机器人在第一时刻的机体中心所占据的二维坐标位置,预测位置是非圆形扫地机器人在第二时刻的机体中心所占据的二维坐标位置;第二时刻与第一时刻的时间间隔是预先设置好;
4.根据权利要求3所述碰撞预测方法,其特征在于,所述根据非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与右驱动轮速度的和值、非圆形扫地机器人的左驱动轮速度与右驱动轮速度的差值绝对值、以及非圆形扫地机器人在第一时刻的位姿,计算非圆形扫地机器人在第二时刻的位姿的方法包括:
5.根据权利要求4所述碰撞预测方法,其特征在于,所述非圆形扫地机器人包括机身、机头和两个对称设置的轮子,两个对称设置的轮子通过轮轴连接,轮轴设置于所述机身和所述机头之间的分界线处;机身和机头组成的机体造型不是圆形,机头的前方是指向非圆形扫地机器人的移动方向。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈泽鑫,陈卓标,周和文,
申请(专利权)人:珠海一微半导体股份有限公司,
类型:发明
国别省市:
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