[發(fā)明專利]點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人在概率路線圖中路徑規(guī)劃的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710591569.3
• 申請(qǐng)日: 2017-07-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107356258B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 禹繼國(guó);陳艷;李帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曲阜師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G05D1/02;G06N3/02
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

一種點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人在概率路線圖中路徑規(guī)劃的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，通過(guò)路徑檢查為選取一可行節(jié)點(diǎn)及另一可行節(jié)點(diǎn)之間路徑（）上的M個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行碰撞檢測(cè)，若這M個(gè)節(jié)點(diǎn)均為可行節(jié)點(diǎn)，則路徑（）即可判定為可行路徑。并對(duì)個(gè)可行節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)可行節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包含該節(jié)點(diǎn)所有可行路徑的一個(gè)鄰居集，通過(guò)歐幾里得距離算法計(jì)算每個(gè)可行節(jié)點(diǎn)的鄰居集中所有可行路徑的距離長(zhǎng)度，在可行節(jié)點(diǎn)的鄰居集中選取具有的可行節(jié)點(diǎn)為規(guī)劃路徑上的當(dāng)前可行節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。通過(guò)選取出最優(yōu)化的可行節(jié)點(diǎn)，從而得到最優(yōu)化的路徑為（，），因此點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人不論是在靜態(tài)環(huán)境還是在變化的環(huán)境中或者不論是追蹤靜止的目標(biāo)還是移動(dòng)的目標(biāo)都能較好地完成最優(yōu)路徑的規(guī)劃任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及點(diǎn)機(jī)器人路徑規(guī)劃領(lǐng)域，具體涉及一種點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人在概率路線圖中路徑規(guī)劃的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。

背景技術(shù)

點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人由于具有可移動(dòng)性，可以代替人執(zhí)行一些操作在危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境（如輻射、有毒等）或者復(fù)雜環(huán)境（如宇宙空間、水下等）中的任務(wù)，比如采礦、建筑、排險(xiǎn)等。經(jīng)過(guò)專家和學(xué)者多年的努力，點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人已經(jīng)開(kāi)始普遍運(yùn)用于原子能、工廠自動(dòng)化、軍事、服務(wù)、農(nóng)業(yè)等方面，目前已經(jīng)存在相當(dāng)多的實(shí)例諸如使用點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人提高工廠生產(chǎn)效率或者替代工人作業(yè)等，并且在一些具有重大戰(zhàn)略意義的工程中（如軍事，國(guó)防等），對(duì)于點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人的需求也日益增長(zhǎng)。隨著科技的快速發(fā)展，點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人在宇宙探測(cè)、海洋開(kāi)發(fā)、原子能等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的潛力，并體現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。點(diǎn)機(jī)器人因地圖中節(jié)點(diǎn)數(shù)量過(guò)多以及變化環(huán)境的限制，通常不具有在動(dòng)態(tài)環(huán)境中追蹤移動(dòng)目標(biāo)的能力，也即，點(diǎn)機(jī)器人可能只是在靜態(tài)環(huán)境中規(guī)劃出最短路徑來(lái)追蹤目標(biāo)。在變化多樣的環(huán)境中，點(diǎn)機(jī)器人可能因?yàn)楣ぷ鞯貓D中可行節(jié)點(diǎn)的數(shù)量巨大以及節(jié)點(diǎn)之間因?yàn)榫嚯x導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)通信延遲而難以規(guī)劃出追蹤目標(biāo)的最優(yōu)路徑，最近提出的偏倚最小共識(shí)算法提供了使用控制理論工具進(jìn)行路徑規(guī)劃的新維度，然而，研究的結(jié)果僅限于靜止環(huán)境，并且可能會(huì)在存在動(dòng)態(tài)障礙物的情況下失敗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種無(wú)論是在靜態(tài)環(huán)境還是在變化的環(huán)境中或是追蹤靜止的目標(biāo)還是移動(dòng)的目標(biāo)都能較好地完成最優(yōu)路徑規(guī)劃任務(wù)的點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人在概率路線圖中路徑規(guī)劃的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。

本發(fā)明克服其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人在概率路線圖中路徑規(guī)劃的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，包括如下步驟：

a)點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)碰撞檢測(cè)在地圖上隨機(jī)生成個(gè)節(jié)點(diǎn)，位于地圖內(nèi)且與障礙物沒(méi)有發(fā)生碰撞的個(gè)節(jié)點(diǎn)均判定為可行節(jié)點(diǎn)，碰撞檢測(cè)前點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人原點(diǎn)位置定義為機(jī)器人節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人在地圖上將要達(dá)到的終點(diǎn)定義為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，機(jī)器人節(jié)點(diǎn)及目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為附加節(jié)點(diǎn)，在地圖中迭代添加；

b) 中的每個(gè)可行節(jié)點(diǎn)與其他個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)路徑檢查判斷每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰接信息，所述路徑檢查為選取一可行節(jié)點(diǎn)及另一可行節(jié)點(diǎn)之間路徑（）上的M個(gè)點(diǎn)，對(duì)M個(gè)點(diǎn)分別進(jìn)行碰撞檢測(cè)，如果M個(gè)點(diǎn)均為可行節(jié)點(diǎn)，則判定該路徑（）為可行路徑，如果M個(gè)點(diǎn)中有不可行節(jié)點(diǎn)，則舍棄該路徑（）；

c)重復(fù)步驟b)中的路徑檢查，分別對(duì)中的每一個(gè)可行節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包含該節(jié)點(diǎn)所有可行路徑的一個(gè)鄰居集；

d)通過(guò)歐幾里得距離算法計(jì)算每個(gè)鄰居集中所有可行路徑的距離長(zhǎng)度；

e) 根據(jù)距離長(zhǎng)度D的大小，確定距離每個(gè)可行節(jié)點(diǎn)最近的個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，然后結(jié)合每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)值，在可行節(jié)點(diǎn)的鄰居集中選取具有的可行節(jié)點(diǎn)為規(guī)劃路徑上的當(dāng)前可行節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)選取出最優(yōu)化的可行節(jié)點(diǎn)，從而得到最優(yōu)化的路徑為（，），因此點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人不論實(shí)在靜態(tài)環(huán)境還是在變化的環(huán)境中或者不論是追蹤靜止的目標(biāo)還是移動(dòng)的目標(biāo)都能較好地完成最優(yōu)路徑的規(guī)劃任務(wù)。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

一種點(diǎn)移動(dòng)機(jī)器人在概率路線圖中路徑規(guī)劃的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，包括如下步驟：