一种多机器人避障方法

技术领域

本发明属于机器人避障技术领域，涉及一种多机器人的避障方法，可用于计算机图形学、虚拟环境、视频游戏、交通工程和建筑设计等领域。

背景技术

多个机器人在变电站、施工工地、输电电缆路径等场所进行运输或巡逻工作时，在预先规划好的路径行驶过程中会发生彼此相遇的情况，需要考虑机器人具备自主避障的能力以防止彼此发生碰撞。随着机器人被广泛应用于计算机图形学、虚拟环境、视频游戏、交通工程和建筑设计等各个领域中，多个机器人复杂的相遇情况对机器人自主避障的实时性和准确性提出了更高的要求。在多个机器人相遇时，保证机器人之间快速有效的避免碰撞是十分必要的。

目前较为常见的多个机器人避障算法主要是使用一种处理算法来处理所有机器人相遇的情况，如VO算法、RVO算法、ORCA算法、人工势场法和模型预测法等，虽然此类方法具有较高的计算速度，但仍然存在在处理多机器人环境时由于针对所有机器人相遇情况均要计算所有物理量且按同一种方式进行运动导致计算复杂度较高，或由于未同时考虑多个机器人的状态导致避障过程中出现机器人不稳定的抖动的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种多机器人避障方法，用于解决现有技术中存在的稳定性和实时性较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)初始化参数：

初始化多机器人中任意两个机器人R

(2)两个机器人判断是否进入避障范围：

两个机器人R

(3)两个机器人判断是否满足相向避障条件：

两个机器人R

(4)两个机器人进行相向避障：

机器人R

(5)两个机器人判断是否满足追尾避障条件：

机器人R

(6)机器人进行追尾避障：

R

(7)两个机器人判断是否满足锐角/钝角避障条件：

机器人R

(8)两个机器人进行锐角/钝角避障：

两个机器人R

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明任意两个机器人在避障范围内，通过转向或按原状态行驶实现相向避障，通过转向和减速实现追尾避障，通过减速、加速或按原状态行驶实现锐角/钝角避障，由于在进行不同的避障方式的过程中同时考虑了两个机器人状态并相互配合行驶，避免了现有技术因未同时考虑多个机器人而仅考虑自身的状态，导致不断将原状态当成目标状态而产生的机器人抖动的缺陷，有效提高了避障的稳定性。

2.本发明任意两个机器人在避障范围内依次进行相向避障、追尾避障和锐角/钝角避障，本发明针对每种避障情况采用不同计算方法减少所需计算的物理量节省计算资源，避免了现有技术因针对所有机器人相遇情况均要计算所有物理量且按同一种方式进行运动导致的复杂环境下计算量大的缺陷，有效提高了避障的实时性。

附图说明

图1为本发明的实现流程图；

图2为本发明两个机器人相向避障的原理图；

图3为本发明两个机器人追尾避障的原理图；

图4为本发明两个机器人锐角/钝角避障的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细描述。

参照图1，本发明包括如下步骤：

步骤1)初始化参数：

初始化多机器人中任意两个机器人R

夹角θ

b

b

其中k

l

和临界角θ

判断

当夹角为锐角时

当夹角为非锐角时

判断

当夹角为锐角时

当夹角为非锐角时

步骤2)两个机器人判断是否进入避障范围：

通过v

避障距离l

步骤3)两个机器人判断是否满足相向避障条件，其避障原理如图2所示：

图2中机器人R

其中θ

步骤4)两个机器人进行相向避障：

R

第一机器人R

R

步骤5)两个机器人判断是否满足追尾避障条件，其避障原理如图3所示：

图3中机器人R

步骤6)机器人进行追尾避障：

R

其中t

其中

步骤7)两个机器人判断是否满足锐角/钝角避障条件，其避障原理如图4所示：

(7a)图4中(a)展示了锐角避障原理图，(b)展示了钝角避障原理图，图4中机器人R

(7b)两个机器人R

(7c)计算R

其中t

此处对比R

(7d)计算R

其中t

步骤8)两个机器人进行锐角/钝角避障：

两个机器人R

其中v

上述公式通过R