[發(fā)明專利]基于組合個(gè)體差分演化的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611201644.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN106647757B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭肇祿;王洋;王丹;周才英;岳雪芝;余法紅;吳志健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 贛州凌云專利事務(wù)所 36116
• 代理人: 曾上

1.基于組合個(gè)體差分演化的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對(duì)機(jī)器人路徑規(guī)劃區(qū)域的環(huán)境進(jìn)行建模，得到路徑規(guī)劃區(qū)域的地圖，然后對(duì)地圖進(jìn)行柵格化；

步驟2，用戶初始化參數(shù)，所述初始化參數(shù)包括路徑的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)量D，種群大小Popsize，最大評(píng)價(jià)次數(shù)MAX_FEs，雜交率Cr和縮放因子F；

步驟3，當(dāng)前演化代數(shù)t＝0，當(dāng)前評(píng)價(jià)次數(shù)FEs＝0；

步驟4，輸入機(jī)器人路徑規(guī)劃的起始點(diǎn)坐標(biāo)，然后輸入機(jī)器人路徑規(guī)劃的終止點(diǎn)坐標(biāo)；

步驟5，隨機(jī)產(chǎn)生初始種群其中：下標(biāo)i＝1,2,...,Popsize，并且為種群P_t中的第i個(gè)個(gè)體，存儲(chǔ)了D個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；

步驟6，計(jì)算種群P_t中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)值；然后令當(dāng)前評(píng)價(jià)次數(shù)FEs＝FEs+Popsize；

步驟7，保存種群P_t中的最優(yōu)個(gè)體Best^t；

步驟8，令計(jì)數(shù)器ki＝1；

步驟9，如果計(jì)數(shù)器ki大于種群大小Popsize，則轉(zhuǎn)到步驟15，否則轉(zhuǎn)到步驟10；

步驟10，執(zhí)行基于組合基礎(chǔ)個(gè)體的操作算子產(chǎn)生一個(gè)試驗(yàn)個(gè)體其步驟如下：

步驟10.1，令計(jì)數(shù)器mj＝1；

步驟10.2，在[1,2×D]之間隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)正整數(shù)jRand；

步驟10.3，在[1,Popsize]之間隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)不相等的正整數(shù)RI1和RI2；

步驟10.4，如果個(gè)體的適應(yīng)值比個(gè)體的適應(yīng)值更優(yōu)，則令RI1＝RI2，否則保持RI1不變；

步驟10.5，在[0,1]之間產(chǎn)生了一個(gè)服從均勻分布的隨機(jī)實(shí)數(shù)W，然后令組合基礎(chǔ)個(gè)體

步驟10.6，在[1,Popsize]之間隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)互不相等的正整數(shù)RI3和RI4；

步驟10.7，如果計(jì)數(shù)器mj小于或等于2×D，則轉(zhuǎn)到步驟10.8，否則轉(zhuǎn)到步驟11；

步驟10.8，在[0,1]之間產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)實(shí)數(shù)r1，如果r1小于雜交率Cr或者計(jì)數(shù)器mj等于jRand，則轉(zhuǎn)到步驟10.9，否則轉(zhuǎn)到步驟10.12；

步驟10.9，

步驟10.10，獲取所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)TPU，如果坐標(biāo)TPU所在地圖中的位置標(biāo)記有障礙物，則隨機(jī)產(chǎn)生的值直到所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)在地圖中的位置沒有標(biāo)記障礙物；

步驟10.11，轉(zhuǎn)到步驟10.13；

步驟10.12，

步驟10.13，令計(jì)數(shù)器mj＝mj+1，然后轉(zhuǎn)到步驟10.7；

步驟11，對(duì)試驗(yàn)個(gè)體執(zhí)行局部搜索，具體步驟如下：

步驟11.1，對(duì)試驗(yàn)個(gè)體進(jìn)行解碼得到D個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)：TP₁,TP₂,...,TP_D；

步驟11.2，令TP₀為機(jī)器人路徑規(guī)劃的起始點(diǎn)坐標(biāo)，并令TP_D+1為機(jī)器人路徑規(guī)劃的終止點(diǎn)坐標(biāo)；

步驟11.3，令計(jì)數(shù)器STB＝0；

步驟11.4，令計(jì)數(shù)器BN＝0，并令計(jì)數(shù)器tpi＝0；

步驟11.5，在TP_tpi與TP_tpi+1之間進(jìn)行插值得到一條直線；如果TP_tpi與TP_tpi+1之間插值得到的直線上存在著一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)在地圖中標(biāo)記有障礙物，則令BN＝BN+1，并令STB＝tpi，否則保持BN和STB不變；

步驟11.6，令計(jì)數(shù)器tpi＝tpi+1；

步驟11.7，如果tpi大于D，則轉(zhuǎn)到步驟11.8，否則轉(zhuǎn)到步驟11.5；

步驟11.8，如果BN大于0并且BN小于3則轉(zhuǎn)到步驟11.9，否則轉(zhuǎn)到步驟12；

步驟11.9，如果STB等于0，則令STB＝STB+1，否則保持STB不變；

步驟11.10，令最大局部搜索次數(shù)Max_Rand＝300；

步驟11.11，令計(jì)數(shù)器kj＝1；

步驟11.12，如果kj大于Max_Rand，則轉(zhuǎn)到步驟12，否則轉(zhuǎn)到步驟11.13；

步驟11.13，隨機(jī)產(chǎn)生試驗(yàn)個(gè)體中第STB個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；

步驟11.14，令計(jì)數(shù)器kj＝kj+1，并令TP_STB為試驗(yàn)個(gè)體中第STB關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；

步驟11.15，如果TP_STB與TP_STB+1之間插值得到的直線上存在著一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)在地圖中標(biāo)記有障礙物，則轉(zhuǎn)到步驟11.12，否則轉(zhuǎn)到步驟11.16；

步驟11.16，如果TP_STB-1與TP_STB之間插值得到的直線上存在著一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)在地圖中標(biāo)記有障礙物，則轉(zhuǎn)到步驟11.12，否則轉(zhuǎn)到步驟12；

步驟12，計(jì)算試驗(yàn)個(gè)體的適應(yīng)值，并令當(dāng)前評(píng)價(jià)次數(shù)FEs＝FEs+1；

步驟13，按以下公式在個(gè)體與試驗(yàn)個(gè)體之間選擇更優(yōu)者進(jìn)入下一代種群：

步驟14，令計(jì)數(shù)器ki＝ki+1，然后轉(zhuǎn)到步驟9；

步驟15，保存種群P_t中的最優(yōu)個(gè)體Best^t，并令當(dāng)前演化代數(shù)t＝t+1；

步驟16，重復(fù)步驟8至步驟15直至當(dāng)前評(píng)價(jià)次數(shù)FEs達(dá)到MAX_FEs后結(jié)束，將執(zhí)行過(guò)程中得到的最優(yōu)個(gè)體Best^t解碼為D個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，即可得到機(jī)器人的規(guī)劃路徑。