[發明專利]一種基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃

在審

• 申請號: 202011249715.2
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112327890A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 溫琦;魏志強;唐軍武;邵遠超;殷波
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學;青島海研電子有限公司
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

1.一種基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，其特征在于：包括以下步驟：

1)通過多個水下機器人攜帶的攝像頭獲取環境信息；

2)通過步驟1)獲取的環境信息，建立水下三維地圖信息，確認水下機器人可以通行的區域；

3)建立多個水下機器人之間的通訊，獲得各個水下機器人的位置信息，并將位置信息發送至各個水下機器人；

4)WHCA*計劃階段：使用WHCA*算法對各個水下機器人的移動路徑進行規劃；

5)每個水下機器人依次從步驟4)中做好的移動路徑信息中進行搜索，搜索其從當前位置到其目標位置的路徑信息；

6)WHCA*執行階段：各個水下機器人根據搜索到的路徑信息執行相應路徑；

7)重復步驟4)至步驟6)的過程，直至各個水下機器人到達其目標位置。

2.根據權利要求1所述的基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，其特征在于：每個機器人依次在步驟2)建立的水下三維地圖信息中搜索從當前位置到其目標位置的路徑信息。

3.根據權利要求1所述的基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，其特征在于：步驟1)中，多個水下機器人使用三維掃描的方法獲取水下環境信息后，將水下環境信息發送至服務器，服務器匯總各個多個水下機器人收集的環境信息并根據環境信息建立水下三維地圖信息。

4.根據權利要求1所述的基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，其特征在于：步驟4)中，使用WHCA*算法對各個水下機器人的移動進行路徑規劃包括：使用WHCA*算法在水下機器人不得相互碰撞的約束下，為所有機器人尋找到從開始位置到最終位置的路徑。

5.根據權利要求1所述的基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，其特征在于：在步驟4)和步驟5)中，WHCA*算法只會對下次規劃階段行動計劃作出保留，其過程為：WHCA*算法首先將保留表進行初始化操作，然后計算指定長度路徑并存儲在每個機器人匯總的保留表當中，在水下機器人移動時，根據保留表中動作移動指定距離；步驟4)和步驟5)中，生成的路徑信息保證在下次行動階段過程中是無沖突的，并且計劃路徑只在行動階段是沒有沖突的，行動階段數據始終小于等于計劃階段。

6.根據權利要求1所述的基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，其特征在于：在執行階段完成以后，擦除保留表當中的數據，并且從機器人的當前位置開始執行一個新的計劃階段；WHCA*算法首先會將保留表進行初始化操作，然后計算直至長度為W的路徑并存儲在每個機器人匯總的保留表當中，在移動階段，機器人根據保留表中動作移動指定距離。

7.根據權利要求1所述的基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，其特征在于：在步驟4)中，使用WHCA*算法對各個水下機器人的移動路徑進行規劃的具體步驟包括：將WHCA*算法分為規劃階段和行動階段；

7-1)在規劃階段，系統首先清空保留表，內的數據信息，然后隨機選擇一個機器人先進入規劃階段；

7-2)隨機選取的第一個機器人通過全局路徑搜索后找到一條由起始位置到最終位置的可行路徑，將長度為W的路徑的時間和空間信息存儲在保留表當中；

7-3)隨機選取的第一個機器人執行完成規劃階段后；系統隨后再隨機選擇一個機器人執行規劃階段，隨機選取的第二個機器人通過全局路徑搜索后找到一條由起始位置到最終位置的可行路徑，將長度為W的路徑的時間和空間信息存儲在保留表當中；

7-4)隨機選取的第二個機器人執行完規劃階段后，從剩余機器人當中再隨機選擇一個機器人；隨機選取的第三個機器人通過全局路徑搜索后找到一條由起始位置到最終位置的可行路徑，將長度為W的路徑的時間和空間信息存儲在保留表當中；

7-5)隨機選取的第三個機器人執行完規劃階段后，從剩余機器人當中再隨機選擇一個機器人并重復步驟7-2)至步驟7-4)，直至遍歷全部機器人；

7-6)所有機器人進入行動階段，根據保留表當中存儲的前W步路徑進行移動；移動完成后重新進入規劃階段重復上述過程，直至所有機器人到達系統設置的最終位置。