[發明專利]一種自主避障的路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202110521302.3
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113110507A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李樂
• 申請（專利權）人: 北京鼎翰科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種自主避障的路徑規劃方法，其特征在于，包括：

步驟1、基于建筑物BIM模型，提取并優化建筑物高程信息，根據建筑物高程信息建立導航地圖；

步驟2、通過改進的A*算法選取搜索點得到路徑節點，刪除路徑上的冗余轉折點，得到規劃后的全局路徑及路徑上的關鍵點信息，其中關鍵點包括起點、終點及路徑中的必要轉折點；

步驟3、基于剎車判定條件，在全局路徑關鍵點之間使用動態窗ロ法進行局部路徑規劃，得到機器人的連續運動的路徑規劃結果，動態窗口法的評價函數為G(v,w)＝σ[αH(v,w)+βD(v,w)+γV(v,w)]，其中H(v，w)為評價機器人以當前的采樣速度，達到模擬軌跡末端時的朝向與機器人坐標系原點與下個最優節點連線之間的角度差θ的函數，D(v，w)為機器人在當前軌跡上與最近障礙物之間的距離，V(v，w)為評價當前軌跡速度的函數，α、β、γ為加權系數，σ為平滑函數。

2.根據權利要求1所述的一種自主避障的路徑規劃方法，其特征在于，所述步驟1的具體步驟包括：

步驟1.1、分析建筑物高程信息的BIM分布，構建建筑物高程信息的統計分析模型，根據大數據挖掘和模糊聚類方法得到建筑物高程信息的BIM分布模型；

步驟1.2、構建建筑物高程信息提取的特征重構模型和BIM信息庫，進行建筑物高程信息的特征分析；

步驟1.3、基于建筑物高程信息提取的特征重構模型，在BIM信息庫中進行高程信息的特征提取和樣本采集得到BIM信息特征提取的結果；

步驟1.4、對各個區域的建筑物高程信息進行融合處理，根據信息融合結果進行建筑物高程信息提取；

步驟1.5、根據提取的建筑物高程信息，基于柵格圖映射規則，通過柵格圖法構建在建筑物里的導航地圖。

3.根據權利要求2所述的一種自主避障的路徑規劃方法，其特征在于，所述步驟2的具體步驟包括：

步驟2.1、以構建的導航地圖為基礎，初始化Open表和Close表，將障點添加到Close表，起始節點s加入到Open表，此時F(s)＝G(s)，其中Open表用來存儲搜索過程中的擴展節點，Close表用來存儲搜索過程中代價值最小的節點，F(s)＝G(s)+H(s)為節點s的綜合優先級即代價值，G(s)為節點s距離起點的實際代價值，H(s)為節點s距離終點的預計代價值即啟發函數，啟發函數表示為H_d＝min{|x(n)-x(g),y(n)-y(g)|}為當前節點與目標節點間水平方向和豎直方向的最小距離，H_s＝|x(n)-x(g)|+|y(n)-y(g)|為當前節點與目標節點間水平方向和豎直方向的距離和；

步驟2.2、選取Open表中F值最小的節點p添加到Close表中，記作父節點，作為下次搜索的起始節點，并將該節點從Open表中刪除；

步驟2.3、基于搜索點優先選取策略，找出下一次搜索的起始節點s全部可到達的擴展節點R_i，并計算F(R_i)、G(R_i)、H(R_i)，若擴展節點中有目標節點g，且F值最小，搜索結束，反之則重復步驟2.2；

步驟2.4、搜索結束后，通過父節點從目標節點g返回起始節點s，順次連接經過的所有節點，即為搜索路徑；

步驟2.5、獲取路徑中所有節點的集合N，基于L函數對路徑進行平滑處理，L函數表示為其中N_a和N_b為路徑上不在同一條直線上的2個節點。

4.根據權利要求3所述的一種自主避障的路徑規劃方法，其特征在于，所述步驟2.3中搜索點優先選取策略具體為：選取下一搜索點時，其周圍點R₁、R₂、...、R_n均為潛在備選點；若隨機選定沿R₁方向，先判斷與R₁點相鄰的R₁’點是否為障礙物，若R₁’點不是障礙物，則可選R₁點；若R₁’點為障礙物，則重新選擇其他方向之一；選定下一判定方向后按照同樣的規律依次判斷。