基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法

本发明属于地下空间机器人控制领域，具体涉及一种基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法。

背景技术：

1、地下空间具有高动态、不规则、弱光照等特点，机器人难以获取自身位置、目标位置以及障碍物位置等相关环境信息,对机器人编队避障的安全性和可靠性提出了更高的要求。编队中各机器人都有能力感知周围环境，并通过自主决策和相互通信来避开动静态障碍物或其他机器人，以保持编队之间的安全距离并到达目标点。常路在《未知环境下基于改进dwa的多机器人编队控制》一文中，提出一种领航-跟随法与行为法相结合的多机器人编队控制算法，但其动态窗口法中轨迹预测时间和评价函数的权重通常设置为定值，导致机器人无法适应复杂环境，且未考虑动态障碍，无法灵活避障。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法，以实现机器人的队形保持和灵活避障。

2、本发明具体技术方案如下：一种基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法，步骤如下：

3、步骤1、基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法，至少需要两台机器人进行编队，其中一台作为领航者，其余作为跟随者，根据地下空间信息及具体任务，确定领航者的起始点和目标点，建立单个机器人的运动学模型。

4、步骤2、根据具体任务需要，确定机器人激光测距传感器的探测范围及机器人编队的期望队形，其中期望队形包括领航者与跟随者间的期望距离，以及领航者与跟随者间的期望角度。

5、步骤3、根据自适应动态窗口法获取领航者的速度信息，各跟随者运动形成期望队形向目标点行进。

6、步骤4、判断领航者是否到达目标点，若是，则领航者停止运动，转至步骤5；否则，根据多层运动行为及切换策略，各机器人切换运动行为并执行，返回步骤4。

7、步骤5、判断各跟随者是否到达期望成队位置，若是，则结束，机器人在地下空间中完成整体编队及避障；否则，根据多层运动行为及切换策略，各跟随者切换运动行为并执行，返回步骤5。

8、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

9、(1)本发明可实现地下空间中机器人编队与灵活避障。

10、(2)本发明提出自适应动态窗口法，根据机器人当前所处环境危险程度和障碍物密集程度，自适应动态调整轨迹预测时间及权重参数，可获得机器人的最佳运行速度和合理路径。

11、(3)本发明提出多层机器人运动行为及行为切换策略，同时实现机器人的队形保持及协同避障。

技术特征：

1.一种基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法，其特征在于：机器人上搭载有激光测距传感器、超宽带传感器、惯性传感器；其中激光测距传感器用来获取机器人与障碍物之间的距离信息，超宽带传感器用于获取机器人的位置信息，惯性传感器用于获取机器人的速度信息。

3.根据权利要求1所述的基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法，其特征在于，步骤3中的自适应动态窗口法，具体如下：

4.根据权利要求1所述的基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法，其特征在于，步骤4和步骤5中，所述多层运动行为及切换策略，具体如下：

技术总结本发明公开了一种基于自适应动态窗口法的地下空间机器人编队避障方法，首先，考虑地下空间的复杂性，根据机器人当前所处环境的危险程度和障碍物的密集程度设计了自适应规则，动态调整动态窗口法的轨迹预测时间、航向权重、避障权重和速度权重，提高机器人避障的安全性和高效性。其次设计了跟踪、导航、减速、避障多层运动行为及切换策略，同时实现机器人的队形保持及协同避障。技术研发人员：王军,王佳慧,蔡纪龙,吴保磊,由韶泽,祁永强受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9