1.一種基于激光數據的移動機器人導航控制方法,其特征在于,包括如下步驟:
步驟1:在全局地圖中添加、設置路徑和停靠點;
步驟2:獲取移動機器人的實時定位信息;
步驟3:規劃移動機器人導航所需最短路徑;
步驟4:移動機器人沿所規劃路徑導航行駛,且在行駛過程中,實時計算機器人中心點到目標路徑的距離、與目標路徑的方向差以及中心點到目標節點的距離,并實時調整機器人的左右輪速,使其逐漸靠近目標節點;
步驟5:當到達目標節點附近時,進行減速,使移動機器人停靠在目標節點附近;依次對后續的目標節點重復上述步驟,使移動機器人最終??吭谀繕送?奎c上。
2.根據權利要求書1所述的基于激光數據的移動機器人導航控制方法,其特征在于,所述步驟1的具體過程為:
步驟1.1:進行地圖路徑設置,在點云地圖中添加節點,同時連接節點繪制路徑;
步驟1.2:選擇一條已繪制的路徑,并在此路徑上添加點作為移動機器人導航時的一個??奎c;
步驟1.3:將各路徑的起始節點坐標、終止節點坐標、路徑長度、路徑方向信息存儲至數據庫中,同時也將??奎c的編號信息、坐標信息存儲至數據庫中。
3.根據權利要求書1所述的基于激光數據的移動機器人導航控制方法,其特征在于,所述步驟2的具體過程為:
步驟2.1:移動機器人自帶的激光傳感器以一定的頻率和角度范圍平面掃描外部環境,獲取激光傳感器所在位置與周邊環境間的距離數據,構成此次掃描的點云數據;
步驟2.2:移動機器人初始定位時,預設一個初始位置值作為迭代匹配算法的估計配準量,非初始定位時將前一幀點云數據匹配所得的定位值作為后一幀激光數據用于匹配的估計配準量;
步驟2.3:通過迭代匹配算法將掃描所得點云數據與現有全局地圖的整體點云數據進行匹配,獲得移動機器人上的激光傳感器在全局地圖坐標系下的定位信息,包括X、Y軸坐標值(xL,yL)和方向角θL;
步驟2.4:將獲得的激光傳感器的定位信息轉化為移動機器人中心點PR的坐標值(xR,yR)和方向角θR,并以中心點的定位值作為整個移動機器人的定位信息;其中,xR=xL-L·cosθL,yR=yL-L·sinθL,θR=θL,其中L為激光傳感器到移動機器人中心點的平面距離。
4.根據權利要求書1所述的基于激光數據的移動機器人導航控制方法,其特征在于,所述步驟3的具體過程為:
步驟3.1:移動機器人獲取數據庫中該目標??奎c的信息;
步驟3.2:獲取移動機器人的初始定位信息(xR0,yR0,θR0);
步驟3.3:通過最短路徑算法計算移動機器人的初始位置到目標??奎c位置Ps(xs,ys)運行距離最短的路徑組合;
步驟3.4:存儲步驟3.3中獲得的最短距離的路徑信息,包括所需途經的節點順序(P1,P2…Pn-1,Ps)和路徑順序(L1、L2…Ln-1,Ln)。
5.根據權利要求書1所述的基于激光數據的移動機器人導航控制方法,其特征在于,所述步驟4的具體過程為:
步驟4.1:移動機器人在導航初始時刻,將步驟3中得到的最短路徑中的第一個節點P1和第一條路徑L1分別作為目標節點和目標路徑;
步驟4.2:計算移動機器人當前方向角與目標路徑方向的角度差Δθ0,移動機器人以角度Δθ0進行原地旋轉,調整行進方向與目標路徑方向保持一致;
步驟4.3:移動機器人向前行進,在行進過程中實時計算機器人中心點PR(xR,yR)到目標路徑的垂直距離Δs、機器人行進方向與目標路徑的方向差Δθ以及機器人中心點到目標節點的直線距離d;
步驟4.4:計算移動機器人輪速控制量ΔV=ks·Δs+kθ·Δθ,其中ks,kθ分別為預設的距離Δs和方向差Δθ的權值;根據前一時刻的左輪輪速VL-before和右輪輪速VR-before,實時更新并控制移動機器人當前時刻的左輪輪速VL-after和右輪輪速VR-after,其中VL-after=VL-before+ΔV,VR-after=VR-before-ΔV。
6.根據權利要求書1所述的基于激光數據的移動機器人導航控制方法,其特征在于,所述步驟5的具體過程為:
步驟5.1:在移動機器人行進過程中,判斷機器人中心與目標節點的距離d是否小于一定閾值d0,若d小于d0,則視為移動機器人已經到達目標節點附近;
步驟5.2:然后控制移動機器人進行減速,對左右輪速度增加動態控制量控制左輪輪速為V’L-after和右輪輪速為V’R-after,其中VL-after’=kd·VL-after,VR-after’=kd·VR-after;當移動機器人不斷靠近目標節點,即d越小時kd值也越小直至0,使移動機器人在目標節點處停下;
步驟5.3:將步驟3中得到的最短路徑中的下一個節點P2和下一條路徑L2分別作為目標節點和目標路徑,重復步驟4.2至步驟5.2;依次類推,直至運動至路徑Ln,并??吭谀繕送?奎cPs。