[發(fā)明專利]一種移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110313109.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN112947480B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃豐云;符浩;徐勁力;肖浩然;許建寧;陳俊松;謝志豪;王新強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 陳建軍

本發(fā)明涉及一種移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其包括建立路徑規(guī)劃環(huán)境模型；對(duì)路徑個(gè)體進(jìn)行編碼；進(jìn)行精英種群初始化；確定適應(yīng)度函數(shù)；進(jìn)行遺傳操作；執(zhí)行遺傳精英策略，輸出路徑規(guī)劃。本發(fā)明還提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)及一種移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)，本發(fā)明提供的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及系統(tǒng)可在具有回形結(jié)構(gòu)的復(fù)雜地圖成功規(guī)劃出最優(yōu)路徑，且運(yùn)行時(shí)間較雙向RRT算法更短。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及城市環(huán)境識(shí)別領(lǐng)域，尤其涉及一種移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著智能化社會(huì)的不斷發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人作為一個(gè)熱點(diǎn)問題也被人們不斷地進(jìn)行研究，而機(jī)器人的路徑規(guī)劃問題也水到渠成的被學(xué)者進(jìn)行研究。所謂路徑規(guī)劃就是指在存在有障礙物的空間內(nèi)，機(jī)器人從起點(diǎn)移動(dòng)到終點(diǎn)，并且不與障礙物發(fā)生碰撞，同時(shí)其運(yùn)動(dòng)軌跡要符合最優(yōu)路徑的要求。

目前對(duì)路徑規(guī)劃的方法研究已經(jīng)有很多，如A*算法，蟻群算法,人工勢能法，快速隨機(jī)樹算法RRT等,這些算法都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，在某一方面某種算法會(huì)比較適用，但是又有搜索空間大，計(jì)算復(fù)雜，局部最優(yōu)等不足。

現(xiàn)階段，大多數(shù)學(xué)者在研究遺傳算法時(shí)是直接對(duì)遺傳算法選擇、交叉、變異等操作進(jìn)行改進(jìn)，在一般地圖下，這種改進(jìn)是適用的，且取得了較好的成效，當(dāng)環(huán)境較為復(fù)雜時(shí)，這些算法就會(huì)失效。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及系統(tǒng)解決道路環(huán)境識(shí)別的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，其包括：建立路徑規(guī)劃環(huán)境模型；對(duì)路徑個(gè)體進(jìn)行編碼；進(jìn)行精英種群初始化；確定適應(yīng)度函數(shù)；進(jìn)行遺傳操作；執(zhí)行遺傳精英策略，輸出路徑規(guī)劃。

進(jìn)一步，所述執(zhí)行遺傳精英策略，輸出路徑規(guī)劃之后，還包括進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證輸出的路徑規(guī)劃。

進(jìn)一步，所述建立路徑規(guī)劃環(huán)境模型為，借助柵格地圖在matlab中進(jìn)行環(huán)境建模。

進(jìn)一步，所述對(duì)路徑個(gè)體進(jìn)行編碼為采用序號(hào)編碼。

進(jìn)一步，采用雙向RRT算法，且加入目標(biāo)偏向策略，進(jìn)行所述精英種群初始化。

進(jìn)一步，所述確定適應(yīng)度函數(shù)時(shí)加入了機(jī)器人運(yùn)行過程中路徑角度大小的影響，同時(shí)考慮障礙物的數(shù)量，從而保證規(guī)劃出的路徑具有一定的平滑度且盡量避開障礙物。

進(jìn)一步，所述遺傳操作包括選擇，交叉，變異三種運(yùn)算。

進(jìn)一步，所述精英策略為將當(dāng)代種群執(zhí)行完遺傳操作之后計(jì)算下一代適應(yīng)度值，接著將下一代種群的適應(yīng)度最高的個(gè)體在遺傳操作之前直接復(fù)制，替換下一代中個(gè)體適應(yīng)度最差的，保證種群的數(shù)量不變。

本發(fā)明還提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被設(shè)置為運(yùn)行時(shí)執(zhí)行移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法。

本發(fā)明還提供一種移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)，所述移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)包括處理器及存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及系統(tǒng)具有以下有益效果：

通過將雙向RRT算法與遺傳算法結(jié)合的改進(jìn)遺傳算法，能有效增加初始化種群的多樣性，形成精英種群。適應(yīng)度函數(shù)中加入角度控制和障礙物系數(shù)保證路徑的平滑和最優(yōu)，在具有回形結(jié)構(gòu)的復(fù)雜地圖成功規(guī)劃出最優(yōu)路徑，且運(yùn)行時(shí)間較雙向RRT算法更短。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的步驟流程圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的原理示意圖；