一种安全优先的移动机器人控制方法及系统
技术特征:
1.一种安全优先的移动机器人控制方法,其特征在于,包括步骤:
2.根据权利要求1所述的一种安全优先的移动机器人控制方法,其特征在于,所述逻辑规范任务模型为:
3.根据权利要求2所述的一种安全优先的移动机器人控制方法,其特征在于,所述有限状态自动机为:
4.根据权利要求1所述的一种安全优先的移动机器人控制方法,其特征在于,由工作人员的移动所带来的风险为:
5.根据权利要求4所述的一种安全优先的移动机器人控制方法,其特征在于,所述模拟预测值具体为:
6.根据权利要求4所述的一种安全优先的移动机器人控制方法,其特征在于,所述成本函数为:
7.根据权利要求6所述的一种安全优先的移动机器人控制方法,其特征在于,所述vr(v)、er(v)、fr(v)具体为:
8.根据权利要求7所述的一种安全优先的移动机器人控制方法,其特征在于,fsars搜索算法中定义每个节点n包括n.q、n.s、n.path、n.value、n.p,n.q表示一个属于有限状态自动机的状态值,用于控制任务进度,n.s表示机器人的一个目标点,n.path表示从父节点到当前节点的路径,通过所述的路径规划算法确定,n.value表示当前节点的值,用于评估节点的安全性,n.p表示n的父节点。
9.根据权利要求8所述的一种安全优先的移动机器人控制方法,其特征在于,所述fsars搜索算法基于安全优先搜索原则选择n.value最小值的节点扩展,如果一个节点n是第一次扩展,它的后继节点n'都没有被访问过,采取随机策略,从中随机选择一个后继节点,所述n.value的更新为:
10.一种实现权利要求1-9任一所述安全优先的移动机器人控制方法的系统,其特征在于,包括有限状态自动机构建单元、风险计算单元、路径规划单元和fsars搜索单元,所述有限状态自动机构建单元基于scltl构建逻辑规范任务模型,将所有任务写入逻辑规范任务模型中,构建逻辑规范任务模型的有限状态自动机;所述风险计算单元观测t0时刻工作人员的状态,根据t0时刻工作人员的状态,对工作人员的移动进行模拟预测,统计模拟预测数据,预测由工作人员的移动所带来的风险;所述路径规划单元考虑预测的风险设计成本函数,在搜索环境的过程中,基于成本最佳优先的原则,得到面向单任务作业的路径规划算法;所述fsars搜索单元基于有限状态自动机,构建fsars搜索算法,通过调用所述的路径规划算法,基于安全优先搜索策略,求解机器人多任务作业的安全路径。
技术总结
本发明为一种安全优先的移动机器人控制方法及系统,采用scLTL逻辑规范进行多任务控制,考虑动态环境中不确定因素的风险,进行安全路径规划,在规划层面规避环境中的风险,为移动机器人与人同环境下执行多任务作业生成最优安全路径,提前规避与工作人员的冲突。本发明下层的safe‑A*算法允许机器人在动态风险环境中生成安全优先的最优路径,而不是最短路径;同时,上层是FSARS以安全优先为原则的搜索架构,为机器人执行多任务规划最优安全路径,避免与随机移动的工作人员发生碰撞;本发明不是以实时避免碰撞为目标,与其他MDP、MCTS算法相比,安全性显著提高。
技术研发人员:宓建,邓社军,徐伟,于世军,嵇涛,张俊,徐悦,彭俊增,白乐濛,黄浚,蒋嘉钰
受保护的技术使用者:扬州大学
技术研发日:
技术公布日:2024/9/2
技术研发人员:宓建,邓社军,徐伟,于世军,嵇涛,张俊,徐悦,彭俊增,白乐濛,黄浚,蒋嘉钰
技术所有人:扬州大学
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