[發明專利]一種舞臺多功能移動機器人的路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202110903872.9
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113485367A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 劉安東;張伯鑫;曹瀚仁;倪洪杰;張丹
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳;朱盈盈

1.一種舞臺多功能移動機器人的路徑規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)設置移動機器人的初始點X-start、目標點G-goal以及中心圓的圓心X-mide，半徑為R，迭代次數iter的初值為0，最大迭代次數maxiter的值為2500，障礙物的隨機分布坐標；初始化隨機樹第一棵樹T1和第二棵樹T2，初始點X-start和目標點G-goal分別為樹T1和樹T2的起始點，X-mide為兩棵樹共同的目標點；

2)設定中心圓的位置；

3)判斷是否滿足橢圓采樣條件，若滿足橢圓采樣條件，進行橢圓空間采樣，并在橢圓空間內生成采樣點X-rand、G-rand；若不滿足橢圓采樣條件，概率隨機生成兩個隨機點或者是以中心點X-mide為隨機點；

4)遍歷兩棵樹，找到距離采樣點或隨機點最近的樹中的兩個樹節點X-near、G-near；根據當前樹節點X-near、G-near距離最近障礙物的距離設置動態步長；

5)沿著樹節點X-near、G-near方向變步長擴展生成兩個新的樹節點X-new、G-new；

6)進行碰撞檢測判斷新節點是否在障礙物上；

7)若新的樹節點X-new、G-new不在障礙物上則將新的樹節點X-new、G-new加入樹中；若在障礙物上則重新進行采樣；

8)進行重選父節點和剪枝過程；

9)判斷中心圓內是否有兩棵樹的節點；

10)判斷是否到達最大迭代次數；

11)如果沒有到達則繼續進行迭代，如果到達最大迭代次數則計算規劃時間和路徑長度。

2.根據權利要求1所述的一種舞臺多功能移動機器人的路徑規劃方法，其特征在于，所述步驟2)中，在初始點X-start和目標點G-goal的中心點處生成一個中心圓，當中心圓處無障礙物時，則以固定半徑R為中心圓的半徑，當中心處有障礙物時，通過擴大半徑來覆蓋障礙物，此時的中心圓半徑R-new為中心圓的半徑。

3.根據權利要求1所述的一種舞臺多功能移動機器人的路徑規劃方法，其特征在于，所述步驟3)橢圓采樣條件：當兩棵樹的節點都到達中心圓內，中心圓內沒有障礙物則將兩個節點直接連接起來，以滿足橢圓采樣條件；若中心圓內有障礙物，則通過擴大中心圓半徑，使中心圓的范圍變大，將兩樹連接點變成中心圓內的無障礙物處，再進行連接，以滿足橢圓采樣條件。

4.根據權利要求1所述的一種舞臺多功能移動機器人的路徑規劃方法，其特征在于，所述步驟3)中，在第一棵樹的起點X-start和中心圓的圓心X-mide為橢圓采樣的兩個端點，第二棵樹的起點G-goal和中心圓的圓心X-mide為橢圓采樣的兩個端點。

5.根據權利要求1所述的一種舞臺多功能移動機器人的路徑規劃方法，其特征在于，所述步驟4)中，首先將舞臺環境中的障礙物位置信息存儲到數組hazards[i]中，在生成新的樹節點X-new和G-new節點之前找到距離當前最近樹節點X-near、G-near最近的障礙物的距離，如果距離最近障礙物的距離XL、GL小于最小步長SL_min的值，則設置步長SL的值為最小步長的SL_min值；如果距離最近障礙物的距離XL、GL大于最小步長SL_min的值，則SL＝SL_min+XL/β，β為動態步長因子。