[發(fā)明專利]一種橋式起重機三維路徑規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111472533.6
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114200933A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊恒;孫寒挺;楊鵬凱
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 山西五維專利事務(wù)所(有限公司) 14105
• 代理人: 雷立康

本發(fā)明涉及一種橋式起重機三維路徑規(guī)劃方法。主要解決現(xiàn)有橋式起重機在傳統(tǒng)二維路徑規(guī)劃中存在的浪費時間和能量、目標(biāo)點完全被障礙物包圍而導(dǎo)致的目標(biāo)不可達(dá)現(xiàn)象和節(jié)點過多引起頻繁制動導(dǎo)致的搖擺問題的技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種橋式起重機三維路徑規(guī)劃方法，其包括以下步驟：S1、對橋式起重機的工作環(huán)境信息通過信號采集處理單元進(jìn)行采集與處理；S2、將環(huán)境信息生成立體柵格地圖，將障礙物和無障礙物柵格用不同顏色標(biāo)識出；S3、根據(jù)所述立體柵格地圖，采用三維A*算法搜索出最優(yōu)路徑；S4、采用插值法對生成的運行路徑進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明具有節(jié)省時間和能量及提高橋式起重機工作效率等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋式起重機路徑規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橋式起重機三維路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

目前對起重機的路徑研究往往針對于二維平面內(nèi)的研究，其忽略了對起升高度的研究，這是由于起重機路徑研究一般只需要二維平面就可以滿足。橋式起重機的主要運動機構(gòu)有大小車運行機構(gòu)，起升機構(gòu)，這也為橋式起重機的路徑規(guī)劃提供了更多的可能，車間中不乏有一些U型障礙物，如果采用傳統(tǒng)的二維A*算法，繞過障礙物，這會大大浪費所需的時間和能量，使得工作效率降低。當(dāng)需要控制不同高度的目標(biāo)點，或者障礙物包圍的目標(biāo)點時，單靠二維路徑規(guī)劃是無法滿足工作需要的，因此，現(xiàn)有方法存在工作效率低和二維路徑規(guī)劃無法滿足工作需要的缺陷。

另外，傳統(tǒng)的二維A*算法存在著節(jié)點過多，易造成起重機頻繁制動，使起吊物搖擺不定的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有橋式起重機在傳統(tǒng)二維路徑規(guī)劃中存在的浪費時間和能量、目標(biāo)點完全被障礙物包圍而導(dǎo)致的目標(biāo)不可達(dá)現(xiàn)象和節(jié)點過多引起頻繁制動導(dǎo)致的搖擺問題的技術(shù)問題，提供一種橋式起重機三維路徑規(guī)劃方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種橋式起重機三維路徑規(guī)劃方法，其包括以下步驟：

S1、對橋式起重機的工作環(huán)境信息通過信號采集處理單元進(jìn)行采集與處理；

S2、將環(huán)境信息生成立體柵格地圖，將障礙物和無障礙物柵格用不同顏色標(biāo)識出；

S3、根據(jù)所述立體柵格地圖，采用三維A*算法搜索出最優(yōu)路徑；

S4、采用插值法對生成的運行路徑進(jìn)行優(yōu)化。

進(jìn)一步地，步驟S1中所述信號采集處理單元，用于實時采集和處理橋式起重機工作區(qū)域的環(huán)境圖像，根據(jù)所述環(huán)境圖像創(chuàng)建環(huán)境地圖。

進(jìn)一步地，步驟S2中所述將環(huán)境信息生成立體柵格地圖為：采用立體柵格法對不規(guī)則障礙物進(jìn)行規(guī)則化處理，形成標(biāo)準(zhǔn)化立體柵格，保證每個立體柵格價值相同。

進(jìn)一步地，步驟S2中所述將障礙物和無障礙物柵格用不同顏色標(biāo)識出為：通過對立體柵格地圖進(jìn)行二值化處理，將無障礙物的區(qū)域閾值設(shè)置為1，通過白色顯示，有障礙物的閾值設(shè)置為0，通過黑色顯示。

進(jìn)一步地，步驟S3中所述采用三維A*算法搜索出最優(yōu)路徑包括如下步驟：

S31、確定起點和目標(biāo)點，創(chuàng)建open表和close表，并初始化為空；

S32、將起點加入open表中，并設(shè)置為父節(jié)點；

S33、搜索父節(jié)點周圍的可行子節(jié)點，并將可行子節(jié)點加入到open表中，；

S34、將父節(jié)點從open表中移除，加入到close表中，根據(jù)估價函數(shù)f(n)計算open表中每個子節(jié)點的代價值；

S35、選擇open表中代價值最小的子節(jié)點作為下一步擴展的父節(jié)點，并進(jìn)行擴展；

S36、判斷子節(jié)點是否為目標(biāo)點；如果是，進(jìn)行下一步，如果不是返回到S33，繼續(xù)循環(huán)；