一种基于混沌机理的机器人自主导航方法

摘要

受混沌现象产生的这种生物学机理的启发，本发明公开了一种感知动力学环路结构，并应用于实现机器人自主导航。其中机器人感知阶段用一个完全抽象的多卷混沌吸引子来代表，它受到负载传感器接收信号的控制。通过对混沌信号施加适当控制(包括增益、频率和相位等参数的控制)，使得当负载传感器接收到信号以后，混沌轨迹迅速收敛到一个代表外部激励信号物理含义的平衡点或循环单卷。在状态空间中，状态变量的演化轨迹代表了在实际物理空间中机器人的运动轨迹。这种方法的优点在于机器人自主导航所使用的感知系统具有更准确的神经反应信号表达手段，在未知的移动环境下，同时考虑了机器人的物理结构(包括传感器的几何分布)以及外部障碍物和目标的位置信息。本发明要解决的问题是提供一种基于混沌机理的机器人自主导航方法，该方法采用一个完全抽象的“多卷混沌吸引子”来代表机器人感知思维活动，使机器人感知系统具有更准确的神经反应信号表达手段，有利于未知环境下实现实时自主导航。

主权项

1.一种基于混沌机理的机器人自主导航方法，包括：第一步骤：在机器人上负载4个距离传感器和1个全向方位角传感器，在没有接收到任何外部激励信号前，用多卷混沌状态模拟机器人的思维状态，机器人保持探索未知环境，匀速移动且不改变运动方向；第二步骤：当机器人负载的4个距离传感器和1个全向方位角传感器接收到外部激励信号后，机器人开始处理以上1个全向方位角传感器接收到的目标的角度信息，同时开始处理4个距离传感器接收到的障碍物的距离信息，用混沌演化过程模拟机器人的思维变化过程，并进入一个单卷循环状态，根据循环单卷的中心特征给出状态反馈信号；第三步骤：根据状态反馈信号，确定目标和障碍物的位置信息，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、变速行为，机器人向目标移动，同时躲避障碍物；第四步骤：当外部激励信号消失时，又进入以上第一步骤所述的多卷混沌状态，如果机器人负载传感器又搜索到外部激励信号，转入第二、三步骤，并最终避开所有障碍物，到达目标位置。