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机械设计与研究2025年第03期:考虑行人轨迹信息的移动机器人动态避障技术

来源:期刊VIP网 时间:


作者:何浪;李世芸;仇隽挺;张陈皓旻;游刚;

单位:昆明理工大学机电工程学院;浙江工业大学机械工程学院;

摘要:传统避障技术通常依赖于静态环境感知或对动态物体的简单响应,难以有效预测动态障碍物的行为。而考虑行人轨迹信息的避障技术结合了深度学习算法,能够理解行人行为模式,作出更加合理的决策进行避障。首先,对深度相机采集的彩色图像数据进行处理,采用YOLOv5算法进行目标检测,DeepSort算法实现实时跟踪,MediaPipe算法完成姿态识别。然后,通过目标检测和实时跟踪计算出行人位置信息,通过姿态识别获取行人姿态信息,采用LK光流计算方法得到移动机器人的运动信息,将上述信息输入到全卷积神经网络中进行训练,并输出预测轨迹;其次,对深度相机和激光雷达进行联合标定,通过深度图获得行人距离信息,并解算出预测轨迹的姿态角,将预测轨迹信息映射到激光雷达建立的栅格地图中。最后,使用包含行人轨迹预测信息的动态窗口法进行避障。实际环境测试表明,考虑行人轨迹的总体避障时间减少了61.3%,与行人间的最短距离增加了84.56%。能够得出结论,与传统避障技术相比,考虑行人轨迹的移动机器人可以精确感知行人及其运动轨迹,从而使避障策略和最终路径更加合理。

关键词:动态避障;;动态窗口法;;全卷积神经网络;;轨迹预测;;光流法

基金资助:昆明理工大学校企合作专项资助项目(HZ2021F0370A)