[發明專利]一種基于空間約束A星算法的移動機器人路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202210292480.8
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114578828A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 路永樂;韓亮;楊杰;王汶新;修蔚然;邸克;劉宇;馮濤
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

本發明公開一種基于空間約束A星算法的移動機器人路徑規劃方法：該方法首先構建出機器人工作環境的柵格地圖，并在此基礎上標記出可通行柵格和不可通行柵格，還在A星算法中引入機器人實體覆蓋柵格矩陣S約束和安全制動距離L約束，最后在改進A星算法基礎上尋找出起點至終點的最短可行路徑，使得機器人能夠順利通過，安全的達到目標位置。本發明能夠適應不同分辨率的柵格地圖，動態的調整機器人在柵格地圖中機器人實體覆蓋柵格矩陣S，安全制動距離L,精準的規劃出符合機器寬度、且安全的路徑。

技術領域

本發明屬于移動機器人路徑規劃技術領域，涉及一種基于空間約束A星算法的移動機器人路徑規劃方法。

背景技術

路徑規劃是智能技術中的熱點研究問題，已在多領域有所突破并成功得以應用。從傳統算法到后來結合仿生學發展起來的算法，智能算法已經取得了巨大的進展。不同的智能算法特點不同，適用范圍和領域也就不同，因而從算法本身特點及其應用來研究路徑規劃智能算法，對路徑規劃技術的發展具有重要意義。

A星算法是一種經典啟發式收索算法,適用于環境已知的全局路徑規劃,具有最優性、完備性和高效性。但由于A星算法本身特性，所規劃的路徑完全依賴于柵格地圖分辨率，即是A星算法規劃出的路徑寬度與地圖分辨率一致，因此考慮到機器人實際載體尺寸大于地圖分辨率時，由于A星算法自身的局限性使得規劃的路徑存在不符實際機器通過的情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在A星算法中引入機器人實體覆蓋柵格矩陣S約束和安全制動距離L約束，精準的規劃出符合機器人寬度、且安全路徑的方法。

為實現上述目的而采用的技術方案：一種基于空間約束A星算法的移動機器人路徑規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據實際工作場景面積和所需地圖分辨率構建柵格地圖Map，將場景障礙物在Map中所占的柵格標記為不可通行柵格；

步驟2：結合步驟1建立的柵格地圖Map，確定機器人的實體覆蓋柵格矩陣S和安全制動距離L；

步驟3：在A星算法中，增加機器人實體覆蓋柵格矩陣S和安全制動距離L兩個約束進行路徑擇優規劃，得到機器人從起點格柵到目標格柵的安全有效的路徑。

本發明由于所述技術方案而產生的有益效果：

(1)本發明采用A星算法，并在此基礎上引入機器人實體覆蓋面積和安全制動距離的約束，不斷更新機器人的中心位置，可以直接搜尋最佳路線，在有障礙物的情況下也可以完成最佳路線搜尋。

(2)可以對實際問題進行擴展，在障礙物位置發生變化時也可以完成最佳路線搜尋，具有直觀明了，適用性強的特點。

(3)所規劃的路徑滿足一定寬度，且能夠保證機器人順利通過。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程圖；

圖2是本發明實施例中的區域場景示意圖；

圖3-1～3-18是本發明柵格矩陣S映射得到的映射柵格矩陣S'的實施例的示意圖。

具體實施方式

參見圖1：一種基于空間約束A星算法的移動機器人路徑規劃方法，包括以下步驟：

步驟1：根據實際工作場景面積和所需地圖分辨率構建柵格地圖Map，將場景障礙物在Map中所占的柵格標記為不可通行柵格；

步驟2：結合步驟1建立的柵格地圖Map，確定機器人的實體覆蓋柵格矩陣S和安全制動距離L；

步驟3：在A星算法中，增加機器人實體覆蓋柵格矩陣S和安全制動距離L兩個約束進行路徑擇優規劃，得到機器人從起點格柵到目標格柵的安全有效的路徑。