人工势场法算法改进
当机器人的运行环境中包含形状复杂或者距离很近的障碍物时,可能出现势场局部极小点,导致机器人在该处停止或在其周围振动。如下图所示,当环境中出现“陷阱”形障碍物或者与目标成特定位置关系的障碍物时,可能在人工势场中产生局部极小点(图中L点),当机器人运动到局部极小点附近时,势场的负梯度方向指向L点。机器人将在L点处停止或在其附近振动或作圆周运动。
图9 人工势场法的局部极小点
为了使机器人从局部极小点中逃离,在人工势场法的基础上引入应激行为,即增加绕行行为。当机器人遇到局部极小点时,忽略目标引力势的作用,沿着斥力势的等势面方向移动,直到机器人离开局部极小区域。改进的算法流程如下:
- 根据传感器信息计算当前位置的引力和斥力;
- 判断是否处于绕行行为,若是,执行3;若否,执行4;
- 判断是否离开局部极小区域,若是,机器人沿着合力方向运动,结束绕行行为;若否,机器人沿着斥力场等势线运动,继续绕行行为;
- 判断是否遇到局部极小点,若是,机器人沿着斥力场等势线运动,开始绕行行为;若否,机器人沿着合力方向运动;
- 判断是否到达目标,若是,退出算法;若否,继续1;
使用下面的判别条件判断机器人是否遇到局部极小点。