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专利号: 2020103540577
申请人: 金陵科技学院
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于CNN与改进A‑Star算法的护理机器人路径规划方法,具体步骤如下,其特征在于,步骤1:医护人员向护理机器人输入目的地,护理机器人把目的地起点和终点发送给医院服务器;

步骤2:服务器读取顾客到达目的地的各条路径的视频图像信息;

步骤3:服务器对图像预处理和提取图像的特征信息作为训练数据的输入,并利用CNN计算人群密度;

所述步骤3中CNN网络训练时对图像的人头进行估算,并对人头进行标记,图像整体画面的标准和密度图函数可用公式分别表示为:F(ο)=S(ο)*Gσ(p)   (2)其中,οi表示头部的某一点,人员标注为δ(ο‑οi),n代表图像标注的总人数,Gσ表示是高斯核;

所述步骤3中提取的特征主要是图像的色调、色饱和度、灰度HSG信息;

所述步骤3中CNN算法选用激活函数和损失函数分别为:F(x)=max(0,x)   (3)其中,x为输入数据值;

其中,D表示密度图,N为训练图像的总量,ei是网络输出的图像二维标准密度图,gi是二维标准密度图;

步骤4:服务器根据人群密度与行人速度的数学模型计算出路径的速度函数v,并对速度量化;

所述步骤4中人群密度与行人速度的数学模型为:v=‑0.383D+1.507   (5)其中,D表示人群密度;

所述步骤4中行人速度的量化公式为:*

其中,floor表示向下取整,V=0时,此区域可视为障碍物;

步骤5:护理机器人接收到路径行人量化速度后,并使用量化后的速度去改进A‑Star的评估函数;

所述步骤5中A‑Star的评估函数由传统的路径评估函数转化为时间评估函数具体公式为:其中,g(n)是起点到终点的最佳路径值,h(n)起点到终点的最佳路径的启发值;

步骤6:护理机器人对A‑Star加上直线优先约束,使用改进的A‑Star函数寻找最优路径;

所述步骤6中A‑Star的线性约束条件为:*

其中,d (i)表示第i步路径的行驶方向,d(i)min是第i次各方向时间评估函数最小值f(i)tmin对应的路径方向,dp是第i‑1次行走路径方向,dp方向在第i次对应的时间评估值为f(i)tp,T为阈值。