一种移动机器人控制指令安全预测方法

本发明涉及一种移动机器人控制指令安全预测方法，属于移动机器人导航控制领域。

背景技术：

1、移动机器人已广泛应用于社会生产及生活服务等领域，移动机器人自身安全以及环境安全也变得越来越重要，如何使得移动机器人安全高效地完成其任务成为了亟待解决的难点问题。文献（“郝大鹏，傅卫平，王雯. 基于行为动力学的移动机器人安全导航方法.系统工程与电子技术. 2014,36(1)”）提出了一种基于行为动力学的移动机器人安全导航方法，但该依赖迭代最近点方法，从而使得实时性难以保证。本发明采用精确的数学公式和判断逻辑，可以实时地对机器人控制指令安全性进行判断。

技术实现思路

1、本发明提供一种移动机器人控制指令安全预测方法，所述移动机器人为前轮转向、后轮驱动的系统；控制指令为前轮转向角、后轮驱动速度以及执行时间，利用机载二维激光雷达测量对给定的控制指令安全性进行判断，机器人本体坐标系原点为左后轮和右后轮连接线的中点，所述机器人本体坐标系的x轴正方向指向激光雷达中心，所述机器人本体坐标系的y轴正方向由所述机器人本体坐标系的x轴正方向逆时针旋转90度得到，激光雷达坐标系原点为激光雷达中心，所述激光雷达坐标系x轴正方向指向车移动机器人正前方，所述激光雷达坐标系y轴正方向由所述激光雷达坐标系x轴正方向逆时针旋转90度得到，所述激光雷达中心位于所述机器人本体坐标系x轴上；

2、具体实现步骤如下：

3、输入：前轮转向角控制量，单位为弧度，后轮驱动速度控制量，单位为米／秒，指令执行持续时间，单位为秒，激光雷达扫描, ，其中，n为激光雷达扫描射线数，为第i条射线的测量距离；

4、输出：所述控制指令是否安全；

5、步骤1 ：初始化，设置参数l，a，b，c，d，e，，，其中l是移动机器人前轮到后轮之间的距离，a为激光雷达中心距离机器人本体坐标系原点的距离，单位为米，b为移动机器人左后角点相对于所述机器人本体坐标系的y坐标，单位为米，c为社交距离，单位为米，d为机器人前侧中点相对于所述机器人本体坐标系的x坐标，单位为米，e为机器人后侧中点相对于所述机器人本体坐标系的x坐标，单位为米，为激光雷达扫描中指向激光雷达坐标系x轴正方向的射线编号，为激光雷达扫描的角度分辨率，单位为弧度；

6、步骤2：如果大于0，转步骤4 ；如果小于0，转步骤5；如果等于0，转步骤3；

7、步骤3：直线前进情况下的安全性判断，

8、令临时变量，，，，，，，，

9、，，

10、判断右侧是否安全：

11、while 

12、如果，则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

13、，，

14、end while

15、判断前方是否安全

16、while 

17、如果 ，则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

18、，，

19、end while

20、判断左侧是否安全

21、while 

22、如果 ，则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

23、 ，，

24、end while

25、设置机器人安全性为安全并转步骤7；

26、步骤4：向右前方行走情况下的安全性判断，

27、令临时变量 ，，

28、，

29、 ，，

30、 ，

31、 ，，，

32、，，，

33、判断右侧是否安全：

34、while 

35、若等于 同时 则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

36、若不等于，

37、令 ，，，

38、如果，则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

39、 ，，

40、end while

41、判断前方是否安全

42、while 

43、 令 ，

44、 ，

45、如果 ，则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

46、，，

47、end while

48、 判断左侧是否安全

49、while 

50、 若等于 同时则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

51、若不等于 ，

52、令 ， ，，如果，则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

53、，，

54、end while

55、步骤5：向左前方行走情况下的安全性判断，

56、令临时变量，，

57、，

58、，，

59、，

60、，，

61、，，，，

62、判断右侧是否安全：

63、while 

64、若等于同时则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

65、若不等于，令 ， ，

66、，

67、如果，则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

68、，，

69、end while

70、判断前方是否安全

71、while 

72、 令 ，

73、，

74、如果，则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

75、，，

76、end while

77、判断左侧是否安全

78、while 

79、若等于，如果则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

80、若不等于，令 ， ，

81、，

82、如果，则设置机器人安全性为不安全并转步骤7；

83、，，

84、end while

85、步骤6：设置机器人安全性为安全；

86、步骤7：结束。

技术特征：

1.一种移动机器人控制指令安全预测方法，所述移动机器人为前轮转向、后轮驱动的系统；控制指令为前轮转向角、后轮驱动速度以及执行时间，利用机载二维激光雷达测量对给定的控制指令安全性进行判断，机器人本体坐标系原点为左后轮和右后轮连接线的中点，所述机器人本体坐标系的x轴正方向指向激光雷达中心，所述机器人本体坐标系的y轴正方向由所述机器人本体坐标系的x轴正方向逆时针旋转90度得到，激光雷达坐标系原点为激光雷达中心，所述激光雷达坐标系x轴正方向指向车移动机器人正前方，所述激光雷达坐标系y轴正方向由所述激光雷达坐标系x轴正方向逆时针旋转90度得到，所述激光雷达中心位于所述机器人本体坐标系x轴上；

技术总结本发明提供一种移动机器人控制指令安全预测方法，移动机器人为前轮转向、后轮驱动的系统；控制指令为前轮转向角、后轮驱动速度以及执行时间，利用机载二维激光雷达测量对给定的控制指令安全性进行判断。技术研发人员：段琢华受保护的技术使用者：电子科技大学中山学院技术研发日：技术公布日：2024/6/18