[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

本申請公開了一種基于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。本發明確定的方法構建一種水下多智能體路徑規劃和時間規劃方法，避免多智能體在移動過程中發生碰撞。

技術領域

本發明涉及一種基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，屬于機器人控制領域。

背景技術

現有技術是基于反應式避障的水下多智能體協作系統。首先通過攝像頭獲取環境信息和其他機器人位置信息。給每個機器人分配從當前位置行走到指定位置的任務，如果在行走過程當中有障礙物或者其他機器人阻擋并發生碰撞，機器人執行向左或者向右側移或者后退躲避開障礙物，如果機器人數目比較多的話可能會出現相互避障的情況，影響整體避障效率。

發明內容

本發明提供一種基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，構建一種水下多智能體路徑規劃和時間規劃方法，避免多智能體在移動過程中發生碰撞。

本發明采取的技術方案是，一種基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，包括以下步驟：

3)通過多個水下機器人攜帶的攝像頭獲取環境信息；

4)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。

優化的，上述基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，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。

優化的，上述基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，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。

優化的，上述基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，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。

優化的，上述基于WHCA*算法的水下多機器人路徑規劃，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。