[發(fā)明專利]一種非規(guī)則形狀移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010157313.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111474925B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙湛;朱安靜;路恩;金明志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種非規(guī)則形狀移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

構(gòu)建工作空間網(wǎng)絡(luò)：將機(jī)器人的二維工作空間均勻劃分成拓?fù)涞墓ぷ骺臻g網(wǎng)絡(luò)T，并對(duì)工作空間網(wǎng)絡(luò)T進(jìn)行生物神經(jīng)動(dòng)力學(xué)迭代計(jì)算，構(gòu)成工作空間的生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)S，生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)S描述了整個(gè)工作空間的環(huán)境信息；

構(gòu)建機(jī)器人形狀核矩陣：根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人的形狀特征構(gòu)成核矩陣；

構(gòu)建機(jī)器人的移動(dòng)狀態(tài)矩陣和轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)矩陣：將核矩陣與工作空間的生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行卷積計(jì)算，獲得機(jī)器人在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)狀態(tài)矩陣和轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)矩陣；

構(gòu)建節(jié)點(diǎn)樹(shù)Tree：以機(jī)器人在工作空間初始位置和方向?yàn)槌跏紬l件，逐步迭代搜索，構(gòu)建從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)樹(shù)Tree；

生成規(guī)劃路徑：反向搜索節(jié)點(diǎn)樹(shù)Tree，獲得機(jī)器人的規(guī)劃路徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非規(guī)則形狀移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述構(gòu)建工作空間網(wǎng)絡(luò)的步驟具體為：

將機(jī)器人的二維工作空間均勻劃分成拓?fù)涞墓ぷ骺臻g網(wǎng)絡(luò)T，工作空間網(wǎng)絡(luò)T的每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括自由空間和障礙物占據(jù)兩個(gè)狀態(tài)，自由空間的節(jié)點(diǎn)函數(shù)值設(shè)定為0，障礙物占據(jù)的節(jié)點(diǎn)函數(shù)值設(shè)定為1，工作空間網(wǎng)絡(luò)T中的節(jié)點(diǎn)T_i會(huì)與周邊8個(gè)節(jié)點(diǎn)相鄰，將工作空間網(wǎng)絡(luò)T進(jìn)行生物神經(jīng)動(dòng)力學(xué)迭代計(jì)算，構(gòu)成工作空間的生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)S，生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)S上節(jié)點(diǎn)的函數(shù)值描述了該節(jié)點(diǎn)所在位置的環(huán)境信息，生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)S則描述了整個(gè)工作空間的環(huán)境信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非規(guī)則形狀移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)S迭代計(jì)算公式為：

公式一中，x_i為第i個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)S_i的在t時(shí)刻的函數(shù)值，A、B、D為設(shè)定的非負(fù)恒定參數(shù)，且有ABD，I_i為生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)S_i的外界激勵(lì)，且有障礙物占據(jù)節(jié)點(diǎn)的外界激勵(lì)為I_i＝E，自由空間節(jié)點(diǎn)的外界激勵(lì)為I_i＝-E，且有EB，I_j為第j個(gè)相鄰的神經(jīng)元，j＝1，2…8，式一中的閾值函數(shù)定義為：[a]⁺＝max{a,0}、[a]^-＝max{-a,0}，相鄰神經(jīng)元的連接權(quán)重w_ij＝1/d，d為第i和第j個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)之間的距離，k＝8為周邊8個(gè)相鄰的神經(jīng)元。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非規(guī)則形狀移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述構(gòu)建機(jī)器人形狀核矩陣步驟具體為：

將移動(dòng)機(jī)器人所占據(jù)區(qū)域擴(kuò)展成規(guī)則矩形或正方形區(qū)域，并進(jìn)行均勻劃分，構(gòu)成核矩陣W，矩陣的每個(gè)元素包括自由空間和機(jī)器人占據(jù)兩個(gè)狀態(tài)，自由空間的元素值設(shè)定為0，機(jī)器人占據(jù)的元素值設(shè)定為1，將機(jī)器人在工作空間內(nèi)，間隔45°進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，構(gòu)建反映機(jī)器人8個(gè)方向的核矩陣W^θ，θ＝1，2，…，8。