[發明專利]移動機器人路徑規劃方法和系統

在審

• 申請號: 202211040061.1
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115586769A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 單新文;奚夢婷;陸佳鑫;朱佳佳;杜元翰;肖茂然;孫保華;黃辰希
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司信息通信分公司;國電南瑞科技股份有限公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 朱遠楓

1.移動機器人路徑規劃方法，其特征在于，包括：

構建移動機器人工作環境的柵格地圖；

利用路徑規劃算法在柵格地圖上規劃移動機器人路徑，獲得全局最優路徑；

確定全局最優路徑上的轉折點；利用轉折點評價函數，計算各轉折點的評價值，根據評價值選取關鍵轉折點；將選取出來的關鍵轉折點進行路徑平滑處理，獲得優化后的全局最優路徑。

2.根據權利要求1所述的移動機器人路徑規劃方法，其特征在于，所述轉折點評價函數表示為：

G(x)＝(1-α)d1+αd2；

其中，d1為障礙物中心到起始點與轉折點連線的垂直距離,d2為轉折點到障礙物所在線段末端的距離,α為可調參數。

3.根據權利要求1所述的移動機器人路徑規劃方法，其特征在于，路徑規劃算法采用改進的A*算法，所述改進的A*算法全局評價函數中引入障礙物因數，在路障存在的時間段內，障礙物因數為一個無窮大的值，當在路障在路徑以外時，障礙物因數為零；所述全局評價函數表示如下：

其中F(x)為全局評價函數，用于評估當前節點到目標點的預估代價；g(x)為真實代價函數；h(x)為啟發函數，w(t)為引入障礙物因數。

4.根據權利要求3所述的移動機器人路徑規劃方法，其特征在于，所述改進的A*算法針對以下兩種情況分別確定關鍵點，從關鍵點中搜尋當前全局評價函數值最小的節點；

情況(1)：起始點和目標點在一條直線上且路徑中不存在障礙物；

情況(2)：起始點和目標點不共線且路徑中存在障礙物；

針對情況(1)，將起始點和目標點連線上的節點都作為關鍵點；

針對情況(2)，從起始點出發，先按水平方向搜索關鍵點，當水平方向有障礙物或者搜索不到關鍵點時，再搜索對角線上的節點，同時還需保證機器人行徑路徑中不會與障礙物發生碰撞，即只需要滿足條件表達式|P1X|+|XP2||P1P|+|PP2|，即P為關鍵點；

其中|P1X|表示起始點P1到節點X之間的距離絕對值，|XP2|表示節點X到目標點P1之間的距離絕對值，|P1P|表示起始點P1到節點P點之間的距離絕對值，|PP2|表示節點P點到目標點P2之間的距離絕對值，節點X為除節點P以外的任意一點。

5.根據權利要求4所述的移動機器人路徑規劃方法，其特征在于，針對情況(1)刪除起始點和目標點連線上的節點中的冗余節點，保留連線上距離目標點最近的節點作為關鍵點。

6.根據權利要求4所述的移動機器人路徑規劃方法，其特征在于，利用改進后的全局最優路徑規劃A*算法在柵格地圖上規劃全局最優路徑，具體為：

步驟1：設定open列表和close列表，分別存儲沒有訪問過的節點信息和已經訪問過的節點信息；將起始點添加到open列表；

步驟2：重復以下步驟：

a)尋找open列表中全局評價函數值最小的節點，作為當前節點；

b)將當前節點從open列表中移除，并添加進close列表；

c)檢查當前節點是否是目標點，如果是，停止搜索，跳轉到步驟3；如果不是，搜尋關鍵點，如果關鍵點已在close列表中，忽略它，反之如下：

如果關鍵點不在open列表中，將其添加進去，把當前節點作為它的父節點，同時更新關鍵點的全局評價函數值；

如果關鍵點已經在open列表中，通過判斷沿當前節點到它的路徑的全局評價函數值是否更小，若更小，則將當前節點作為它的父節點，同時更新它的全局評價函數值；否則，不做任何操作；

d)當目標點已添加到close列表時，全局最優路徑已被找到；或者

沒有找到目標點，并且open列表已為空，則不存在可行路徑；以上兩種情況結束循環；

步驟3：從目標點開始，沿著每一個節點的父節點移動至起始點，形成的路徑即為所求全局最優路徑。