[發(fā)明專利]多凸包障礙模型下移動機器人避障的路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910593814.3
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110160533B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉莉;何慧娟;賈文友;梁利東;江本赤;蘇學滿;石平;賈昊瑞
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G05D1/02
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 劉海涵

多凸包障礙模型下移動機器人避障的路徑規(guī)劃方法，工作場平面為XOY平面，凸包頂點信息包括坐標位置、前繼點、標記距離和是否被記錄，建立每個障礙物在XOY平面內凸包障礙模型；方法具體流程包括原始起點的初始化、凸包障礙模型的構建及初始化、流程終止判斷、求解當前起點的可見凸包頂點、當前起點的可見凸包頂點的標記距離更新、當前起點更新；其中，求解當前起點的可見凸包頂點的具體流程包括構建障礙線段集合、該凸包頂點與當前起點可見判斷、流程終止判斷；當前起點的可見凸包頂點的標記距離更新的具體流程包括計算當前起點的可見凸包頂點的路徑距離和、更新判斷。它概念簡單，實現(xiàn)方便，適應于移動機器人移動時多障礙物的避障的路徑規(guī)劃。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人控制方法技術領域，尤其涉及多凸包障礙模型下移動機器人避障的路徑規(guī)劃方法。

背景技術

當前隨著人工智能領域的研究和應用不斷推廣和深入，使得移動機器人在制造業(yè)中得到廣泛應用。移動機器人移動時必須具備避障路徑規(guī)劃能力，按所規(guī)劃的最短路徑執(zhí)行操作。移動機器人移動時避障的路徑規(guī)劃求解方法，一直是學術界與工程應用界的研究熱點。

目前，移動機器人移動時避障的路徑規(guī)劃求解方法有很多，如基于行為方法、遺傳算法、蟻群算法、神經網絡、可視圖法等方法。但是，上述移動機器人移動時避障的路徑規(guī)劃求解方法存在耗時較長，無法為移動機器人及時提供有效的規(guī)劃路徑結果，降低機器人執(zhí)行端避障的路徑規(guī)劃方法的時效性；以及所避障的障礙物的數(shù)量和不規(guī)則性受限制，多障礙物的避障進一步降低了移動機器人移動時避障的路徑規(guī)劃方法的魯棒性。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有移動機器人移動時避障的路徑規(guī)劃求解方法存在耗時較長，無法為移動機器人及時提供有效的規(guī)劃路徑結果，降低機器人執(zhí)行端避障的路徑規(guī)劃方法的時效性；以及所避障的障礙物的數(shù)量和不規(guī)則性受限制，多障礙物的避障進一步降低了移動機器人移動時避障的路徑規(guī)劃方法的魯棒性等缺陷，本發(fā)明基于不規(guī)則性障礙物凸包機理和迪杰斯特拉算法，建立不規(guī)則性障礙物的凸包障礙模型，應用改進迪杰斯特拉算法求解最短距離，提供多凸包障礙模型下移動機器人避障的路徑規(guī)劃方法。

本發(fā)明具體解決其技術問題所采用的技術解決方案是：

本發(fā)明所提供的多凸包障礙模型下移動機器人避障的路徑規(guī)劃方法，包括原始起點、移動機器人、不規(guī)則障礙物、凸包障礙模型、當前起點、凸包頂點、終點、單點凸包障礙模型、凸包頂點信息、前繼點、標記距離、被記錄、障礙線段集合、求解當前起點的可見凸包頂點、當前起點的可見凸包頂點的標記距離更新。其中，移動機器人工作場平面設置為XOY平面；原始起點是指移動機器人工作場的最初起始的位置；移動機器人工作場所有多個障礙物，且為不規(guī)則障礙物，基于凸包原理建立每個不規(guī)則障礙物在XOY平面內凸包障礙模型，每個凸包障礙模型是個凸多邊形，每個凸多邊形的頂點稱為凸包頂點；終點是指移動機器人工作場的最終到達的位置，終點設置為XOY平面內的單點凸包障礙模型，終點屬于凸包頂點；凸包頂點信息是指凸包頂點的儲存信息，儲存信息設置為五維數(shù)組，五維數(shù)組包括X軸坐標位置、Y軸坐標位置、前繼點、標記距離和是否被記錄五項，前繼點是到達該凸包頂點的前一個點，標記距離是指從原始起點至該凸包頂點的路徑距離之和，被記錄是指該凸包頂點被設置為過當前起點；障礙線段集合是指凸包障礙模型邊界線段和同一凸包障礙模型間隔一個凸包頂點的兩個凸包頂點之間線段。

多凸包障礙模型下移動機器人避障的路徑規(guī)劃方法，具體流程如下：

步驟1.1，原始起點的初始化，原始起點的標記距離設置為0，原始起點設置為當前起點；

步驟1.2，凸包障礙模型的構建，障礙物包括規(guī)則和不規(guī)則障礙物，規(guī)則障礙物直接在移動機器人工作場的XOY平面形成凸包障礙模型，不規(guī)則障礙物依據(jù)凸包算法在移動機器人工作場平面的XOY平面構建凸包障礙模型，每個凸包障礙模型是個凸多邊形，每個凸多邊形的頂點稱為凸包頂點；終點構建為移動機器人工作場的XOY平面內單點的凸包障礙模型，終點屬于凸包頂點；