一种基于几何特征辅助和混沌感知的机器人自主定向方法

摘要

本发明公开了一种基于几何特征辅助和混沌感知的机器人自主定向方法。在机器人迷失方向阶段，机器人感知模式用一个二维多卷混沌吸引子来代表。当机器人借助已设置的具有一定几何特征的外围参照物进行重定向时，每接收到一个激励信号，混沌轨迹就迅速收敛到一个代表外部激励信号物理含义的平衡点或单卷循环状态。而机器人进行的是360°旋转扫描步骤，并定时采集来自外围参照物的激励信息。机器人内嵌计算机根据单卷循环状态的中心坐标和机器人在状态空间中的坐标，计算机器人与外围参照物的激励在状态空间中的距离。通过比较，确定获得的最小距离所对应的方向为机器人前进的正方向，实现自主定向。这种方法的优点在于，在复杂的移动环境下，机器人借助几何特征自主定向，机器人的感知系统具有更准确的神经反应信号表达能力。

主权项

1.一种基于几何特征辅助和混沌感知的机器人自主定向方法，包括：第一步骤：机器人移动轨迹规划步骤；根据预定目标，规划机器人的移动轨迹，并每隔一定距离设置具有一定几何特征的外围参照物；第二步骤：机器人负载传感器步骤；在机器人上负载1个距离传感器，没有接收到任何外部激励信号前，用二维多卷混沌状态模拟机器人的思维状态，机器人处于方向迷失状态，不进行移动；第三步骤：机器人360°旋转扫描步骤；机器人开始顺时针(或逆时针)旋转，例如，顺时针旋转，每隔一定时间把距离传感器采集到的具有一定几何特征的外围参照物的激励信息存储到机器人内嵌的计算机存储卡中；第四步骤：混沌感知步骤；用混沌演化过程模拟机器人控制器的决策过程，并且根据每次采集到的具有一定几何特征的外围参照物的激励信息对应进入一个单卷循环状态，并得到该单卷循环状态的中心坐标；第五步骤：几何特征提取，即距离计算步骤；根据单卷循环状态的中心坐标和机器人在状态空间中的坐标，计算机器人与外围参照物的激励在状态空间中的距离；第六步骤：感知动力学反馈控制步骤；根据状态空间中计算出的距离大小，判决单元把360°旋转后获得最小距离所对应的方向确定为机器人前进的正方向，通过感知动力学反馈控制回路对机器人进行控制，并向机器人执行机构发出指令，执行机构实现转向行为，完成自主定向，进而向确定的方向移动。第七步骤：重新定向步骤；当机器人再次迷失方向后，又进入以上第二步骤所述的二维多卷混沌状态，如果机器人负载距离传感器又搜索到外部激励信号，转入以上第三、四、五、六步骤，并再次完成自主定向。