[發明專利]一種避障路徑平滑優化方法

有效

• 申請號: 201410555957.2
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104407613A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 朱成俊;蘇君;賈慶成;韓艷贊;趙巖;魏允;余小飛;王存才;王俊京;司銅生;倪江南;唐靜;崔庚彥;李永飚;華昱立
• 申請（專利權）人: 河南工業職業技術學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 秦舜生

技術領域

本發明涉及一種路徑平滑優化方法，尤其是對避障路徑的平滑優化方法。

背景技術

在避障路徑規劃中，通常的路徑搜索算法規劃出的路徑曲曲折折，冗余點比較多，不是一條由大多單點組成的路徑。如果機械臂沿此路徑動作，勢必會產生劇烈的振動；如果移動機器裝置沿此路徑前進，則會走較多的彎路。而且它們也都會消耗較多不必要的能源。在經過避障路徑搜索后，為了獲得順暢的最短避障路徑，對搜索路徑進行平滑優化，是需要解決的重要問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種避障路徑平滑優化方法，期望最終獲得最短的平滑路徑。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種避障路徑平滑優化方法，其特征是包括以下步驟:

Step1:?獲取障礙物區域范圍；

Step2:?獲取避障搜索路徑的起始節點和目標節點，并初始定義起始節點為標記起點，目標節點為標記終點；

Step3:?獲取標記起點和標記終點之間連接線的各點坐標；

Step4:?判斷Step3中所獲點坐標是否位于Step1中所獲障礙物區域范圍內；若位于障礙物區域范圍內，將標記終點相鄰點重新定義為標記終點，轉至Step3執行；反之，連接現標記起點和標記終點后，將標記終點重新定義為標記起點，目標節點為標記終點；

Step5:?判斷Step4中新定義標記起點是否等于標記終點，若相同，停止執行；否則，轉至Step3執行；

Step6:?將Step5中獲得的路徑起始節點定義為標記終點，目標節點定義為標記起點，重新執行Step3~Step5，最終得出平滑優化后的避障路徑。

其中所述障礙物區域范圍獲取首先要對障礙物建模，將其由三維空間實體轉化為二維空間的幾何圖塊，然后通過算術運算得到能夠包絡整個圖形的邊界點坐標。

其中所述獲取避障搜索路徑的起始節點和目標節點步驟，首先需要去除搜索路徑中的冗余點，以確保起始節點和目標節點周圍分別只有一個相鄰節點，同時也為了減少后續節點搜索的工作量，提高運算效率。

其中所述Step3和Step4中連接標記起點和標記終點的線的生成方法可以不同；Step4中標記起點和標記終點連接線任意，且可以是虛擬的；Step4中連接標記起點和標記終點的線必須為真實的直線，且為最短直線。

其中所述Step5中獲得的路徑為Step2中搜索路徑的平滑路徑，但不是最短平滑路徑，經過Step6進一步優化后，最終獲得最短的平滑路徑。

本發明所提供的避障路徑平滑優化方法，可以降低避障搜索路徑中的累計轉折次數，減小避障搜索路徑中的累計轉折角度，有效減少避障搜索路徑的長度，從而最終能夠獲得最短的平滑路徑。

附圖說明

圖1為避障路徑平滑優化流程圖；

圖2為避障搜索路徑圖；

圖3為去除冗余點后的避障搜索路徑圖；

圖4為避障平滑路徑圖；

圖5為避障平滑優化路徑圖。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

如圖1所示，避障路徑平滑優化的過程如下：

首先對障礙物建模，將其由三維空間實體轉化為二維空間的幾何圖塊，然后通過算術運算得到能夠包絡整個圖形的邊界點坐標。接著對避障搜索路徑中的冗余點進行去除，確保起始節點和目標節點周圍分別只有一個相鄰節點；在獲取避障搜索路徑的起始節點和目標節點后，初始定義起始節點為標記起點，目標節點為標記終點。連接標記起點和標記終點（連接線任意，且可以是虛擬的），并獲取其各點坐標。對所獲點坐標是否位于障礙物區域范圍內進行判斷，若位于障礙物區域范圍內，將標記終點相鄰點重新定義為標記終點，重新對兩點進行連接、坐標獲取和判斷；若不位于障礙物區域范圍內，則直線連接現標記起點和標記終點后，將標記終點重新定義為標記起點，目標節點為標記終點。再對新定義標記起點是否等于標記終點進行判斷，若相同，則停止執行；否則，重新對兩點進行連接、坐標獲取和判斷直至停止執行。對首輪獲得的平滑路徑起始節點定義為標記終點，目標節點定義為標記起點，重新執行上述內容，最終得出平滑優化后的避障路徑。

下面參照附圖結合示例性實施例對本發明做進一步的詳細說明。