[發明專利]一種基于云模型的農業移動機器人人機合作路徑規劃方法

在審

• 申請號: 201710342626.4
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN106989748A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 薛金林;衛瑤瑤;董淑嫻;范博文;閆嘉;張欣欣
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于云模型的農業移動機器人人機合作路徑規劃方法，其特征是，包括如下步驟:

步驟1)采集機器人位置，用四維向量(x^*，y^*，θ^*，φ^*)表示其在二維平面內的位置信息，其中x^*，y^*分別表示機器人在x軸方向和y軸方向的值，θ^*表示二維平面下機器人頭部朝向與x軸正方向的夾角、φ^*表示機器人的車輪轉向角；

步驟2)基于二維空間規劃空間模型，對障礙物采用圓形覆蓋，形成若干威脅區域，每個威脅區域作為一個節點；

步驟3)將規劃空間中第i個節點的信息n_i表示為n_i＝{x_i,y_i,θ_i,L_si,father_i,g(i),h(i),f(i)}，其中，(x_i，y_i)為第i個威脅區域的中心坐標，θ_i為節點i的水平角度；L_si是起始點到節點i的實際距離；father_i為節點i的父輩節點；g(i)、h(i)、f(i)分別為節點i的實際代價值、預估代價值和總代價值；

以節點i的水平方向角為中心線向左右兩邊各擴展至車輪的最大轉彎角，將所形成的扇形面積作為下一個節點(i+1)的擴展范圍；

步驟4)確立代價函數f(i)＝g(i)+h(i)，其中g(i)表示實際代價函數，h(i)表示預估代價函數；

步驟5)將起始點到目標點生成的引導點按升序排列，以目標點作為引導半徑為零的最后一個引導點，使機器人按順序通過各個引導點，探尋高效最優路徑。

2.根據權利要求1所述的一種基于云模型的農業移動機器人人機合作路徑規劃方法，其特征是，所述步驟2)具體內容為：

設(x，y)為規劃空間某一點的坐標，規劃空間模型為：{(x,y)|0≤x≤X_max,0≤y≤Y_max}，其中，X_max,Y_max分別表示規劃空間在x軸方向和y軸方向上的最大值，將規劃空間已存在或后來新增的障礙物以最小的圓形進行覆蓋，形成威脅區域，設(x_i，y_i)為第i個威脅區域的中心坐標，r_i為第i個威脅的半徑，則第i個威脅區域模型可表示為：(x-x_i)²+(y-y_i)²≤r_i²。

3.根據權利要求1所述的一種基于云模型的農業移動機器人人機合作路徑規劃方法，其特征是，所述步驟3)中以節點i的水平方向角為中心線向左右兩邊各擴展至車輪的最大轉彎角，將所形成的扇形面積作為下一個節點(i+1)的擴展范圍的具體方式為：

以角度α作為節點i的擴展子節點的單位角度，M為節點i產生的子節點的總數，l為擴展步長，θ_max為機器人的最大轉彎角，(x_i+1，y_i+1)為子節點(i+1)的坐標值，則：θ_i+1＝θ_i+n·α，