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专利号: 2018101386638
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一:初始化地图信息:导入地图并将地图栅格化,导入边界以及遮挡物(路障)信息并二值化地图信息,初始化起始点和目标点坐标,路径点数组,设定起始点为当前点(x,y)、目标点为光源点(Goalx,Goaly),生长步长;

步骤二:计算当前点各方向生长收路障遮挡影响力;

步骤三:判断是否可以直接看到光源点,如果是,输出路径点数组,执行步骤十一;

步骤四:计算当前点所受光引力:分别计算光源点在X方向、Y方向对当前点的吸引力;

步骤五:计算当前点所受合力:分别计算当前点X方向Y方向所受合力,计算合力方向;

步骤六:计算当前顶芽生长方向并生长一个步长单位:根据合力方向确定顶芽下一生长方向并生长一个步长单位,得到新位置坐标;

步骤七:判断新位置坐标是否在边界外或路障内,如果是,返回步骤二;

步骤八:更新当前点为新位置储存新位置为路径点数组,更新当前点坐标为新位置点坐标,储存新位置点坐标到路径点数组;

步骤九:判断当前点是否为目标点;如果不是,返回步骤二;

步骤十:输出路径点数组;

步骤十一:RRT算法规划路径:调用RRT算法进行新一轮路径规划,其中路径范围限定在路径点数组中随机生成;

步骤十二:判断是否可以找到新路径,如果没有,返回步骤十一;

步骤十三:三次Bezier曲线拟合:对步骤十二中得到的路径点进行三次贝塞尔曲线拟合,得到可供实际运用的圆滑路径。

2.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤一中,栅格化地图的方法为:对所调用的地图进行均匀分割,分割程度和栅格数目多少根据路径精度而定,所述二值化地图的方法为:根据栅格化地图的结果,将所有栅格转化为一个二维整形数组,即表示二维平面空间,数组中的每一个元素代表地图上相应坐标的一个像素点,若该点为路障区域,则将数组值设为1,若该点可进行路径规划,则将数组值设为0;所述储存路径点数组用于步骤十一中RRT算法规划路径。

3.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤二中,计算当前点各方向生长收路障遮挡影响力方法为:根据栅格化地图的结果,当前点的可运行路径有上、下、左、右、左上、右上、左下、右下8个可运动方向。

4.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤四中,计算光源点在X方向、Y方向对当前点的吸引力方法为:以X方向吸引力为例,X方向光源吸引力为:attractivePotentialx=1.0/(Goalx-x)同理可得Y方向光源吸引力:

attractivePotentialy=1.0/(Goaly-y)。

5.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤五中,计算当前点X方向Y方向所受合力方法为,在X方向与Y方向分别计算所受合力:其中: 为步骤二中八个方向对植物生长的X方向路障遮挡影响力

之和; 为步骤三中八个方向对植物生长的Y方向路障遮挡影响力之和;

所述计算合力方向的方法为:

preferredSteer=arctan(totalPotentialx/totalPotentialy)。

6.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤六中,根据合力方向确定顶芽下一生长方向并生长一个步长单位,得到新位置坐标方法为:根据步骤五中preferredSteer的弧度值的大小来确定生长方向;并在方向上进行规定生长步长的延伸,得到新位置点坐标。

7.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤七中,判断新位置坐标是否在边界外或路障内方法为,对比新生长点坐标是否与边界坐标点重合,是否与障碍物坐标区域重合。

8.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤十一中,调用RRT算法进行新一轮路径规划方法为:首先在步骤十中得到的路径点数组中进行随机采样,生成采样点后向目标点方向延伸一个单位长度,对延伸结果之后得到的点判断是否进入路障或者地图边界,如果没有则将这个新的采样点加入RRT路径结果中。

9.根据权利要求1所述的一种基于模拟植物生长引导RRT算法的路径规划方法,其特征在于:所述步骤十三中,三次Bezier曲线拟合方法为:针对步骤八中得到的路径,从起始点开始,每4个点按照三次Bezier曲线方程进行拟合,得到圆滑曲线。