[發(fā)明專利]一種能耗懲罰機制下多移動機器人路徑規(guī)劃的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210128403.9 | 申請日： | 2022-02-11 |
| 公開（公告）號： | CN114460944A | 公開（公告）日： | 2022-05-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 賈文友;朱良恒;梁利東;劉莉;魏文濤;林小櫻;武洋;賈昊瑞;劉濤 | 申請（專利權(quán)）人： | 安徽工程大學(xué) |
| 主分類號： | G05D1/02 | 分類號： | G05D1/02 |
| 代理公司： | 安徽匯樸律師事務(wù)所 34116 | 代理人： | 劉海涵 |
| 地址： | 241000 安徽省蕪*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 能耗 懲罰 機制 移動 機器人 路徑 規(guī)劃 方法 | ||
1.一種能耗懲罰機制下多移動機器人路徑規(guī)劃的方法，包括多移動機器人路徑規(guī)劃的A*算法，遺傳算法與A*算法的嵌套方法；open表中存儲待被搜索的節(jié)點，close表中存儲已被搜索過的節(jié)點,f(n)為估價函數(shù)；有n個移動機器人要執(zhí)行m個任務(wù)；Ei表示移動機器人i執(zhí)行所分配所有任務(wù)的能耗；Pi表示移動機器人i的能耗懲罰系數(shù)，表示所有移動機器人平均能耗，有α表示能耗懲罰機制的閾值，根據(jù)實驗經(jīng)驗值，令α＝3％；能耗懲罰機制；λj為布爾變量，移動機器人i執(zhí)行任務(wù)j時為1，否則為0；Kj表示移動機器人i執(zhí)行任務(wù)j時能耗代價值，即任務(wù)的權(quán)系數(shù)，要求每個任務(wù)的權(quán)系數(shù)均不相等，令Kj＝1+(j-1)×0.1；δ表示移動機器人i執(zhí)行任務(wù)行駛單位距離能耗；Dj表示移動機器人i執(zhí)行任務(wù)j時需要行駛的距離；(xj-1，yj-1)和(xj，yj)分別表示移動機器人i執(zhí)行任務(wù)j前的坐標位置和任務(wù)j的坐標位置，其特征在于，移動機器人i執(zhí)行所分配所有任務(wù)的能耗Ei的計算如下式：
移動機器人i執(zhí)行任務(wù)j時需要行駛的距離Dj的計算如下式：
移動機器人i的能耗懲罰系數(shù)Pi的計算如下式：
一種能耗懲罰機制下多移動機器人路徑規(guī)劃的方法的具體流程如下：
步驟1：開始，啟用多移動機器人路徑規(guī)劃的A*算法，建立多移動機器人作業(yè)環(huán)境模型，初始化參數(shù)；
步驟2：將起點加入到open表中，并設(shè)為當(dāng)前節(jié)點，close表為空；
步驟3：當(dāng)前節(jié)點是否是目標點判斷，如果當(dāng)前節(jié)點是目標點，則移動機器人路徑規(guī)劃的A*算法完成，跳至步驟7；否則繼續(xù)往下執(zhí)行；
步驟4：把當(dāng)前節(jié)點移到close表中；
步驟5：拓展當(dāng)前節(jié)點的相鄰4個方向柵格節(jié)點，加入至open表中，遍歷open表，依據(jù)能耗約束的數(shù)學(xué)模型計算open表中每個節(jié)點f(n)值；能耗約束的數(shù)學(xué)模型表示如下式，其指n個移動機器人要執(zhí)行m個任務(wù)的總能耗最小，是路徑規(guī)劃的目標函數(shù)：
步驟6：選取f(n)值的柵格點作為下一個當(dāng)前節(jié)點，跳至步驟3；
步驟7：根據(jù)當(dāng)前節(jié)點的逆向遞推父節(jié)點輸出規(guī)劃路徑；
步驟8：計算每個移動機器人完成任務(wù)能耗，計算總能耗和平均能耗
步驟9：計算每個移動機器人的能耗懲罰系數(shù)Pi；
步驟10：能耗懲罰機制評判，如果能耗懲罰系數(shù)Pi大于或等于能耗懲罰機制的閾值α，即Pi≥α則繼續(xù)往下執(zhí)行，否則跳至步驟16；
步驟11：啟用遺傳算法與A*算法的嵌套方法；
步驟12：通過遺傳算法的選擇、交叉、變異改變移動機器人執(zhí)行任務(wù)的順序；
步驟13：調(diào)用步驟1至步驟7的多移動機器人路徑規(guī)劃的A*算法，并計算總能耗
步驟14：遺傳算法迭代終止條件判斷，如果達到要求的迭代次數(shù)，則繼續(xù)往下執(zhí)行，否則跳至步驟12；
步驟15：輸出總能耗最小的任務(wù)順序；
步驟16：輸出能耗懲罰機制下多移動機器人規(guī)劃路徑；
步驟17：結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能耗懲罰機制下多移動機器人路徑規(guī)劃的方法，其特征在于所述能耗懲罰機制是如果Pi≥α?xí)r，則需要重新分配移動機器人i執(zhí)行任務(wù)的順序，否則不調(diào)整執(zhí)行任務(wù)順序。
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