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专利号: 2016102443342
申请人: 上海物景智能科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机器人的路径控制方法,其特征在于,包括如下步骤:S10根据输入的地图、实际机器人的规划路径,在所述规划路径上实际机器人的前方设置一个可移动的虚拟机器人;

S20根据所述虚拟机器人的当前位置信息、实际机器人的当前位置信息,计算出所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离;

S30根据所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离,调节所述虚拟机器人的当前速度;

S40根据所述虚拟机器人的当前速度,控制所述实际机器人跟随所述虚拟机器人行走后,跳转至步骤S60;

S60计算出所述虚拟机器人和实际机器人的当前位置信息后,跳转至步骤S20;

其中,步骤S30还包括:

S34计算所述虚拟机器人当前所处位置的曲率;

S35判断所述虚拟机器人当前所处位置的曲率与预设曲率阈值之间的大小;

S36若所述虚拟机器人当前所处位置的曲率大于所述预设曲率阈值,则减小所述虚拟机器人的当前速度;

S37若所述虚拟机器人当前所处位置的曲率小于所述预设曲率阈值,则增加所述虚拟机器人的当前速度。

2.根据权利要求1所述的机器人的路径控制方法,其特征在于,还包括步骤:S50根据调整所述虚拟机器人的当前速度后,计算出所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离,调节所述实际机器人的当前速度,所述实际机器人以当前速度行走后,跳转至步骤S60。

3.根据权利要求1所述的机器人的路径控制方法,其特征在于,所述步骤S30还包括:S31判断所述距离与第一预设距离阈值之间的大小;

S32若所述距离大于所述第一预设距离阈值,则减小所述虚拟机器人的当前速度;

S33若所述距离小于所述第一预设距离阈值,则增加所述虚拟机器人的当前速度。

4.根据权利要求1所述的机器人的路径控制方法,其特征在于,所述步骤S30还包括:S38根据所述虚拟机器人的当前速度以及曲率,计算所述虚拟机器人的当前角速度。

5.根据权利要求2所述的机器人的路径控制方法,其特征在于,所述步骤S50还包括:S51根据调整所述虚拟机器人的当前速度后计算出距离,进一步判断所述距离与第二预设距离阈值之间的大小;

S52若所述距离大于所述第二预设距离阈值,则增加所述实际机器人的当前速度;

S53若所述距离小于所述第二预设距离阈值,则减小所述实际机器人的当前速度。

6.根据权利要求3所述的机器人的路径控制方法,其特征在于:所述步骤S32若所述距离大于所述第一预设距离阈值,则根据以下公式减小所述虚拟机器人的当前速度;

所述步骤S33若所述距离小于所述第一预设距离阈值,则根据以下公式增加所述虚拟机器人的当前速度;

其中,k1是第一预设值,k2是第二预设值,k3是第三预设值,k4是第四预设值,d是所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离,vv是所述虚拟机器人的当前速度。

7.根据权利要求1所述的机器人的路径控制方法,其特征在于:所述步骤S36若所述虚拟机器人当前所处位置的曲率大于所述预设曲率阈值,则根据以下公式减小所述虚拟机器人的当前速度;

vv=k5*vv'/ρ;

所述步骤S37若所述虚拟机器人当前所处位置的曲率小于所述预设曲率阈值,则根据以下公式增加所述虚拟机器人的当前速度;

vv=k6*vv';

其中,k5是第五预设值,k6是第六预设值,ρ是所述虚拟机器人的曲率,vv'是所述虚拟机器人前一时刻的速度,vv是所述虚拟机器人的当前速度。

8.根据权利要求4所述的机器人的路径控制方法,其特征在于:所述步骤S38根据所述虚拟机器人的当前速度以及曲率,根据以下公式计算所述虚拟机器人的当前角速度;

ωv=vv*ρ;

其中,vv是所述虚拟机器人的当前速度,ρ是所述虚拟机器人的曲率,ωv是所述虚拟机器人的当前角速度。

9.根据权利要求8所述的机器人的路径控制方法,其特征在于,所述步骤S40还包括:S401根据所述虚拟机器人的当前速度、当前角速度,控制所述实际机器人按照以下公式计算出当前速度、当前角速度跟随所述虚拟机器人行走;

vc=k7*d*cos(φ)+k8*vv*cos(θv-θc);

ωc=[b2+vmd(k9(k7*d*sinφ+vv*sin(θv-θc))+d*sinφ)]÷(1-b1);

其中,k7是第七预设值,k8是第八预设值,k9是第九预设值,d是所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离,vv是所述虚拟机器人的当前速度,ωv是所述虚拟机器人的当前角速度,vc是所述实际机器人的当前速度,ωc是所述实际机器人的当前角速度;

θv是所述虚拟机器人当前所处位置与所述地图中坐标系的横坐标所形成的夹角,θc是所述实际机器人当前所处位置与所述地图中坐标系的横坐标所形成的夹角,φ是所述虚拟机器人在所述实际机器人的坐标系中所偏离的角度。

10.根据权利要求5所述的机器人的路径控制方法,其特征在于:所述步骤S52若所述距离大于所述第二预设距离阈值,则根据以下公式增加所述实际机器人的当前速度;

vc=k10*vc';

所述步骤S53若所述距离小于所述第二预设距离阈值,则根据以下公式减小所述实际机器人的当前速度;

vc=k11*vc';

其中,k10是第十预设值,k11是第十一预设值,vc'是所述实际机器人前一时刻的速度,vc是所述实际机器人的当前速度。

11.根据权利要求1所述的机器人的路径控制方法,其特征在于,在所述步骤S60之后还包括如下步骤:S61判断所述虚拟机器人或实际机器人是否达到终点位置;

S62若所述虚拟机器人或实际机器人达到终点位置,则显示相应提示信息;否则,跳转至步骤S20。

12.一种机器人的路径控制系统,其特征在于,包括:设置模块,用于根据输入的地图、实际机器人的规划路径,在所述规划路径上实际机器人的前方设置一个可移动的虚拟机器人;

计算模块,用于根据所述虚拟机器人的当前位置信息、实际机器人的当前位置信息,计算出所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离;

第一速度调节模块,所述第一速度调节模块与所述计算模块电连接,用于根据所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离,调节所述虚拟机器人的当前速度;

控制模块,所述控制模块与所述第一速度调节模块电连接,用于根据所述虚拟机器人的当前速度,控制所述实际机器人跟随所述虚拟机器人行走;

所述计算模块还与所述控制模块电连接,所述计算模块还用于计算出所述虚拟机器人和实际机器人的当前位置信息;

其中,所述计算模块还用于计算所述虚拟机器人当前所处位置的曲率;

判断模块用于判断所述虚拟机器人当前所处位置的曲率与预设曲率阈值之间的大小;

若所述虚拟机器人当前所处位置的曲率大于所述预设曲率阈值,则所述第一速度调节模块用于减小所述虚拟机器人的当前速度;

若所述虚拟机器人当前所处位置的曲率小于所述预设曲率阈值,则所述第一速度调节模块用于增加所述虚拟机器人的当前速度。

13.根据权利要求12所述的机器人的路径控制系统,其特征在于,还包括:第二速度调节模块,所述第二速度调节模块与所述计算模块电连接,用于根据调整所述虚拟机器人的当前速度后,计算出所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离,调节所述实际机器人的当前速度,所述实际机器人以当前速度行走。

14.根据权利要求12所述的机器人的路径控制系统,其特征在于,还包括:判断模块,所述判断模块与所述第一速度调节模块电连接,用于判断所述距离与第一预设距离阈值之间的大小;

若所述距离大于所述第一预设距离阈值,则所述第一速度调节模块用于减小所述虚拟机器人的当前速度;

若所述距离小于所述第一预设距离阈值,则所述第一速度调节模块用于增加所述虚拟机器人的当前速度。

15.根据权利要求12所述的机器人的路径控制系统,其特征在于:所述计算模块还用于根据所述虚拟机器人的当前速度以及曲率,计算所述虚拟机器人的角速度。

16.根据权利要求13所述的机器人的路径控制系统,其特征在于:所述判断模块还与第二速度调节模块,所述判断模块还用于根据调整所述虚拟机器人的当前速度后计算出距离,进一步判断所述距离与第二预设距离阈值之间的大小;

若所述距离大于所述第二预设距离阈值,则所述第二速度调节模块用于增加所述实际机器人的当前速度;

若所述距离小于所述第二预设距离阈值,则所述第二速度调节模块用于减小所述实际机器人的当前速度。

17.根据权利要求14所述的机器人的路径控制系统,其特征在于:若所述距离大于所述第一预设距离阈值,则所述第一速度调节模块用于根据以下公式减小所述虚拟机器人的当前速度;

若所述距离小于所述第一预设距离阈值,则所述第一速度调节模块用于根据以下公式增加所述虚拟机器人的当前速度;

其中,k1是第一预设值,k2是第二预设值,k3是第三预设值,k4是第四预设值,d是所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离,vv是所述虚拟机器人的当前速度。

18.根据权利要求12所述的机器人的路径控制系统,其特征在于:若所述虚拟机器人当前所处位置的曲率大于所述预设曲率阈值,则所述第一速度调节模块用于根据以下公式减小所述虚拟机器人的当前速度;

vv=k5*vv'/ρ;

若所述虚拟机器人当前所处位置的曲率小于所述预设曲率阈值,则所述第一速度调节模块用于根据以下公式增加所述虚拟机器人的当前速度;

vv=k6*vv';

其中,k5是第五预设值,k6是第六预设值,ρ是所述虚拟机器人的曲率,vv'是所述虚拟机器人前一时刻的速度,vv是所述虚拟机器人的当前速度。

19.根据权利要求15所述的机器人的路径控制系统,其特征在于:根据所述虚拟机器人的当前速度以及曲率,所述计算模块用于根据以下公式计算所述虚拟机器人的角速度;

ωv=vv*ρ;

其中,ωv是所述虚拟机器人的角速度,ρ是所述虚拟机器人的曲率,vv是所述虚拟机器人的当前速度。

20.根据权利要求19所述的机器人的路径控制系统,其特征在于:所述控制模块用于根据所述虚拟机器人的当前速度、当前角速度,控制所述实际机器人按照以下公式计算出的速度、角速度跟随所述虚拟机器人行走;

vc=k7*d*cos(φ)+k8*vv*cos(θv-θc);

ωc=[b2+vmd(k9(k7*d*sinφ+vv*sin(θv-θc))+d*sinφ)]÷(1-b1);

其中,k7是第七预设值,k8是第八预设值,k9是第九预设值,d是所述实际机器人与所述虚拟机器人之间的距离,vv是所述虚拟机器人的当前速度,ωv是所述虚拟机器人的当前角速度,vc是所述实际机器人的当前速度,ωc是所述实际机器人的当前角速度;

θv是所述虚拟机器人当前所处位置与所述地图中坐标系的横坐标所形成的夹角,θc是所述实际机器人当前所处位置与所述地图中坐标系的横坐标所形成的夹角,φ是所述虚拟机器人在所述实际机器人的坐标系中所偏离的角度。

21.根据权利要求16所述的机器人的路径控制系统,其特征在于:若所述距离大于所述第二预设距离阈值,则所述第二速度调节模块用于根据以下公式增加所述实际机器人的当前速度;

vc=k10*vc';

若所述距离小于所述第二预设距离阈值,则所述第二速度调节模块用于根据以下公式减小所述实际机器人的当前速度;

vc=k11*vc';

其中,k10是第十预设值,k11是第十一预设值,vc'是所述实际机器人前一时刻的速度,vc是所述实际机器人的当前速度。

22.根据权利要求12所述的机器人的路径控制系统,其特征在于,还包括:所述判断模块还用于判断所述虚拟机器人或实际机器人是否达到终点位置;

显示模块,所述显示模块与所述判断模块电连接,若所述虚拟机器人或实际机器人达到终点位置,则所述显示模块用于显示相应提示信息。