[發明專利]基于改進人工魚群算法的移動機器人路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202011124871.6
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112269381B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 黃宜慶;牛珉玉;詹京吳;劉雙雙
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G06N3/00
• 代理公司: 蕪湖眾匯知識產權代理事務所(普通合伙) 34128
• 代理人: 端木傳斌

1.基于改進人工魚群算法的移動機器人路徑規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、初始化人工魚群算法相關參數，包括魚群規模N、人工魚移動步長step、視野visual、擁擠度因子δ以及最大迭代次數，設定滾動窗口半徑r；

S2、進行全局路徑規劃，隨機性獲得初始路徑；

S3、機器人沿初始路徑前進，并不斷檢測周圍環境信息，檢測滾動窗口內是否有動態障礙物；若未檢測到動態障礙物，得到移動機器人的路徑；

S4、若檢測到動態障礙物存在，則預測是否會與其發生碰撞以及碰撞的類型；

S5、若預測不會發生碰撞，則按初始路徑繼續前進；

S6、若預測到即將發生碰撞，則執行相應的避障策略，然后進行局部路徑規劃，重新規劃出到達終點的路徑繼續前進；

S7、重復步驟S3至S6，直到機器人到達終點；

所述步驟S2中，機器人會首先沿著初始路徑前進，速度為V_R，運動方向為R_dir，機器人可以探測到半徑r為兩個柵格距離的圓形區域的動態障礙物；在機器人前進的過程中不斷檢測周圍是否存在動態障礙物，在檢測到障礙物后則進行局部路徑規劃，執行避障策略，具體為：

機器人移動一個柵格的距離所用時間為t_f，行走速度為v_r，滾動窗口探測距離為半徑R_t＝2的圓；機器人在沒有遇到障礙物時按照全局路徑規劃的最優路徑前進，路徑記為R_path；假設動態障礙物的移動速度為v_i，且v_i≤v_r，通過的路徑記為D_path；若機器人在t_i時刻探測到了動態障礙物的蹤跡，則計算出其位置記為Q(x(t_i)，y(t_i))，簡記為Q(t_i)，令Δt＝σ/v_r，σ表示機器人的移動步長；

τ＝{t_i，t_i+Δt，t_i+2Δt，...，t_i+t_f，t_i+2t_f，...，t_i+jt_f} (1)

則動態障礙物的運動軌跡坐標集合為：

K＝{Q(t_i)，Q(t_i+∧t)，Q(t_i+2∧t)，...，Q(t_i+t_f)，

Q(t_i+2t_f)，...，Q(t_i+jt_f)} (2)

機器人的運動坐標記為P(x(t_i)，y(t_i))，簡記為P(t_i)，則機器人的運動軌跡坐標為：

O＝(P(t_i)，P(t_i+△t)，P(t_i+2Δt)，...，P(t_i+t_f)，

P(t_i+2t_f)，...，P(t_i+jt_f)} (3)

機器人和動態障礙物之間需要保持一定的安全距離，定義為：

機器人在行進過程中應當與障礙物保持在安全距離之外，如果在某一時刻檢測到機器人與障礙物之間的距離小于安全距離，則考慮機器人會與障礙物發生碰撞，反之則不會發生碰撞。

2.根據權利要求1所述的基于改進人工魚群算法的移動機器人路徑規劃方法，其特征在于：所述步驟S2中，如果預測在時間t_f內發生側面碰撞，機器人執行等停策略，在安全范圍內等待時間t_w后，繼續按照原來的路線行駛，如果執行等待時間t_w后仍然預測到與該障礙物碰撞，則執行局部經規劃策略；

D表示動態障礙物的直徑。