[發明專利]一種基于改進人工勢場法的路徑規劃方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 202010690134.6
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111897328B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 徐勁力;許建寧;黃豐云;江仕球;李征瑞;曹其;江昱;陳俊松
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛

本發明公開了一種基于改進人工勢場法的路徑規劃方法、裝置及設備，方法包括：S1、對移動機器人的運動環境進行建模；S2、通過改進人工勢場法計算出移動機器人在當前節點所受的引力、斥力以及合力；S3、確認出移動機器人的當前運動方向；S4、判斷移動機器人的當前節點是否陷入局部最優解節點處，如果不是，則執行步驟S5，否則采用變步長的模擬退火算法跳出所述局部最優解節點處，并在跳出后執行步驟S2；S5、得出所述移動機器人的下一節點，并判斷下一節點是否為目標點，如果是，則根據移動機器人從起點到目標點之間的各個節點的坐標，規劃出移動機器人的行走路徑。本發明避免陷入局部最優解以及障礙物附近目標不可達的問題。

技術領域

本發明涉及路徑規劃技術領域，特別涉及一種基于改進人工勢場法的路徑規劃方法、裝置、設備及存儲介質。

背景技術

路徑規劃技術是移動機器人領域的關鍵技術，是其自主移動完成各種任務的保障，也是所有移動機器人進行智能化應用研究的一切前提。近年來，國內外學者提出一系列算法應用在路徑規劃研究當中，主要包括人工勢場法、蟻群算法、遺傳算法、粒子群算法、A*算法、RRT算法等等，但是這些算法又存在著不足點。

與其他算法相比人工勢場法算法相對簡單，計算量也較小，規劃出來的路徑相對較為平滑，但是也存在障礙物附近目標不可達以及陷入局部最優解時導致無法運動等缺陷。

因而現有技術還有待改進和提高。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種基于改進人工勢場法的路徑規劃方法、裝置、設備及存儲介質，以解決目前采用人工勢場法時，存在障礙物附近目標不可達以及陷入局部最優解時導致無法運動的問題。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種基于改進人工勢場法的路徑規劃方法，包括如下步驟：

S1、對移動機器人的運動環境進行建模，在建立的模型中設置好移動機器人的起點、目標點、障礙物位置以及障礙物的影響距離后，初始化所述移動機器人的步長；

S2、通過改進人工勢場法計算出所述移動機器人在當前節點所受的引力、斥力以及合力；

S3、根據所述移動機器人在當前節點所受的合力方向確認出所述移動機器人的當前運動方向；

S4、判斷所述移動機器人的當前節點是否陷入局部最優解節點處，如果不是，則執行步驟S5，否則采用變步長的模擬退火算法跳出所述局部最優解節點處，并在跳出后執行步驟S2；

S5、根據所述移動機器人的步長以及當前運動方向，得出所述移動機器人的下一節點，并判斷所述下一節點是否為目標點，如果不是，則執行步驟S2，如果是，則根據獲得的移動機器人從起點到目標點之間的各個節點的坐標，規劃出所述移動機器人的行走路徑。

第二方面，本發明提供了一種基于改進人工勢場法的路徑規劃裝置，包括：

建模模塊，用于對移動機器人的運動環境進行建模，在建立的模型中設置好移動機器人的起點、目標點、障礙物位置以及障礙物的影響距離后，初始化所述移動機器人的步長；

受力計算模塊，用于通過改進人工勢場法計算出所述移動機器人在當前節點所受的引力、斥力以及合力；

運動方向確認模塊，用于根據所述移動機器人在當前節點所受的合力方向確認出所述移動機器人的當前運動方向；

局部最優解處理模塊，用于判斷所述移動機器人的當前節點是否陷入局部最優解節點處，如果是則采用變步長的模擬退火算法跳出所述局部最優解節點處；