[發(fā)明專利]基于改進(jìn)粒子群算法的機(jī)器人路徑優(yōu)化方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010206843.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111522335B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖易易;王頌;劉旭;楊宇軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02;G06N3/00
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

1.一種基于改進(jìn)粒子群算法的機(jī)器人路徑優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

對(duì)機(jī)器人活動(dòng)空間以及所述活動(dòng)空間中的障礙物構(gòu)建格柵化地圖；

將所述格柵化地圖劃分為障礙物區(qū)域和自由區(qū)域；

根據(jù)機(jī)器人的第一路徑以及優(yōu)化目標(biāo)構(gòu)建路徑優(yōu)化函數(shù)；

采用改進(jìn)粒子群算法在所述自由區(qū)域中迭代出最優(yōu)位置值，根據(jù)所述最優(yōu)位置值計(jì)算機(jī)器人在所述自由區(qū)域中的最優(yōu)繞行路徑；其中，所述改進(jìn)粒子群算法具體包括：將所述路徑優(yōu)化函數(shù)作為粒子的適度值函數(shù)；將動(dòng)態(tài)慣性權(quán)值作為所述粒子群算法的慣性權(quán)值；

其中，所述根據(jù)機(jī)器人的第一路徑以及優(yōu)化目標(biāo)構(gòu)建路徑優(yōu)化函數(shù)，包括：

設(shè)機(jī)器人按照所述第一路徑與障礙物發(fā)生碰撞的次數(shù)為N_collison，計(jì)算所述第一路徑的碰撞懲罰項(xiàng)F₁，計(jì)算方法如下式所示：

式中，m_i為所述第一路徑在障礙物區(qū)域的總距離，M_i為常數(shù)；

計(jì)算期望路徑的總長(zhǎng)度F₂，計(jì)算方法如下式所示：

式中，(x_t-1，y_t-1)為期望路徑的分段起點(diǎn)，(x_t，y_t)為拐角交點(diǎn)；

計(jì)算期望路徑的總平滑度F₃，計(jì)算方法如下式所示：

式中，d_t為所述期望路徑的分段起點(diǎn)到拐角交點(diǎn)的距離；d_t+1為所述期望路徑的分段終點(diǎn)到拐角交點(diǎn)的距離；α_t為d_t和d_t+1之間的夾角；其中，所述拐角交點(diǎn)為沿所述期望路徑的分段起點(diǎn)與分段終點(diǎn)的切線作延長(zhǎng)線得到的交點(diǎn)；

通過(guò)F₁,F₂,F₃的線性組合構(gòu)建所述路徑優(yōu)化函數(shù)F，計(jì)算方法如下式所示：

式中，λ₁為潛在碰撞系數(shù)，λ₂為路徑長(zhǎng)度系數(shù)，λ₃為平滑度系數(shù)，λ₁、λ₂和λ₃均滿足大于0小于1。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于改進(jìn)粒子群算法的機(jī)器人路徑優(yōu)化方法，其特征在于，所述優(yōu)化目標(biāo)包括如下的至少一種：

第一路徑的碰撞懲罰度、期望路徑的路徑長(zhǎng)度、期望路徑的路徑平滑度。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于改進(jìn)粒子群算法的機(jī)器人路徑優(yōu)化方法，其特征在于，所述將所述格柵化地圖劃分為障礙物區(qū)域和自由區(qū)域，具體包括：

對(duì)所述活動(dòng)空間中的障礙物進(jìn)行幾何化處理，得到障礙物幾何模塊；

將所述障礙物幾何模塊所占據(jù)的格柵區(qū)域劃分為所述障礙物區(qū)域，將除所述障礙物區(qū)域以外的格柵區(qū)域劃分為所述自由區(qū)域。