[發明專利]一種局部環境未知的移動機器人雙層路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202010993923.7
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112025715A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 楊春雨;汪蕓;張鑫;馬磊;王國慶;代偉;繆燕子;王霄;周林娜
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發明公開了一種局部環境未知的移動機器人雙層路徑規劃方法，包括如下步驟：(1)獲取待規劃區域的全局環境信息；(2)將待規劃區域劃分為若干子區域，進行全局路徑規劃得到每個子區域內的路徑；(3)按照全局路徑規劃的路徑行走，并將外界局部環境信息在移動機器人可視窗口實時更新；(4)當遇到未知障礙物時，采用滾動規劃行走法完成未知障礙物所在子區域的局部路徑規劃和行走；(5)采用點對點路徑規劃方法規劃從未知障礙物所在子區域到下一子區域起始點的路徑，并按照該路徑到達下一子區域起始點；(6)返回執行步驟(3)，直至所有子區域路徑走完到達終點，得到待規劃區域的全部路徑。本發明能夠有效應對環境中未知障礙物的出現，具有有效性。

技術領域

本發明涉及路徑規劃方法，尤其涉及一種局部環境未知的移動機器人雙層路徑規劃方法。

背景技術

礦區廢棄地是指礦山開采后，露天采礦場、塌陷區以及受重金屬污染而失去經濟利用價值的土地。礦區廢棄地現場存在大量煤矸山、廢棄廠區以及踩空塌陷區和積水區等，這些特點構成了礦區廢棄地環境的復雜性。礦區廢棄地的先驗環境信息由遙感衛星系統獲得，整體環境為全局已知環境，但是環境中可能存在部分未被感知區域，因此當環境中突然出現未知障礙物時，需要考慮如何在躲避障礙物的同時保證該區域實現規則全覆蓋遍歷問題。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種可以有效躲避障礙物的移動機器人雙層路徑規劃方法，適用于局部環境未知的復雜環境中，例如廢棄礦區等。

技術方案：本發明所述的局部環境未知的移動機器人雙層路徑規劃方法，包括如下步驟：

(1)獲取待規劃區域的全局環境信息；

(2)將待規劃區域劃分為若干子區域，并根據全局環境信息采用生物激勵神經網絡算法進行全局路徑規劃，得到每個子區域內的路徑；

(3)按照全局路徑規劃的路徑行走，在行走過程中采用傳感器實時探測外界局部環境信息，并在移動機器人可視窗口實時更新；

(4)當根據可視窗口獲知遇到未知障礙物時，采用滾動規劃行走法完成未知障礙物所在子區域的局部路徑規劃和行走；

(5)采用點對點路徑規劃方法規劃從未知障礙物所在子區域到下一子區域起始點的路徑，并按照該路徑到達下一子區域起始點；

(6)返回執行步驟(3)，直至所有子區域路徑走完到達終點，得到待規劃區域的全部路徑。

進一步的，步驟(4)所述滾動規劃行走法具體包括：

(4.1)根據當前可視窗口判斷是否已到達未知障礙物所在子區域的目標點；若是，則執行步驟(5)，否則執行步驟(4.2)

(4.2)將規劃窗口滾動更新為當前可視窗口，并根據規劃窗口內的外界局部環境信息運用優先級啟發式方法確定當前滾動規劃周期的最優子目標點；

(4.3)采用生物激勵神經網絡算法規劃到最優子目標點的路徑，并按照規劃的路徑行走至該最優子目標點，其中，行走過程中可視窗口實時更新；

(4.4)返回執行步驟(4.2)。

進一步的，所述優先級啟發式方法具體包括：

(4.2.1)以移動機器人當前所在位置為中心，將相鄰位置劃分為8個分格；

(4.2.2)獲取移動機器人的遍歷方式，當遍歷方式為從左往右時，選擇模板1的優先級順序形成序列；遍歷方式為從右往左時，選擇模板2的優先級順序形成序列；

其中，模板1中優先級按照從高到低依次為：右側分格、后側分格、前側分格、左側分格、右后分格、右前分格、左后分格、左前分格；模板2中優先級按照從高到低依次為：左側分格、前側分格、后側分格、右側分格、左后分格、左前分格、右后分格、右前分格；