基于地图重构的四足机器人落足点规划方法研究

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四足机器人运动灵活,能够穿越复杂的地形,到达其它移动机器人难以到达的地方,完成一些特殊的任务,比如灾难救援、排雷等。目前,移动机器人领域对于机器人自主能力的研究一直处于十分热门的状态。对于四足机器人来说,要具备自主能力,就要基于环境感知传感器来建立准确、能够表达丰富信息的地图,能够在线实时规划出到达目标的路线,选择合适的落足点。基于以上任务,本论文主要完成了以下工作:(1)通过激光雷达采集回来的环境信息,处理后得到点云数据;通过点云数据对环境进行地图重构,识别出了障碍栅格,建立了地面的高度图,并且得到了一系列的地形要素,包括地形曲率、地形法向量等;(2)基于动态窗口法进行了路径规划算法的改进,从机器人运动模型、路径枚举方法、路径评价方法三个方面介绍了改进后的算法。相对动态窗口法,改进后的算法枚举更加直观,且枚举量的大小可以主动调节,以此来协调算法的效率和精度。评价指标主要包括障碍物的有无、与全局规划路径的贴合程度(用来避免陷入局部极小值)以及距离目标的远近;(3)基于四足机器人的walk步态进行落足点规划。首先通过设计行走方法保证了机器人在行走过程中的稳定性。接着提出了评价候选落足点的各项指标,主要包括地形曲率(地面凹凸程度)、地面坡度、机器人的步幅(决定了机器人的速度大小)以及机器人前进方向与局部规划路径的一致程度。
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