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专利号: 2020115372515
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
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.基于改进遗传算法的巡检机器人路径规划方法,其特征是,包括:建立巡检机器人行走的栅格地图;

获取巡检机器人在栅格地图中行走时的移动方向数据和位置数据;其中,移动方向数据和位置数据通过GPS获取;

根据巡检机器人的移动方向数据和位置数据,基于改进的遗传算法,得到最优移动路径排序,将排序最靠前的路径作为巡检机器人下一步的移动路径。

2.如权利要求1所述的基于改进遗传算法的巡检机器人路径规划方法,其特征是,所述根据巡检机器人的移动方向数据和位置数据,基于改进的遗传算法,得到最优移动路径排序,将排序最靠前的路径作为巡检机器人下一步的移动路径;具体步骤包括:设置巡检机器人的初始位置,设置巡检机器人的目标位置,设置巡检机器人可行走的路径数量为初始种群规模,设置最大迭代次数;根据建立的栅格地图对种群进行初始化;所述可行走的路径为不与障碍物栅格碰撞的路径;

通过对初始种群的全局搜索,得到种群集合P;种群集合P是所有可行解的集合,后续操作都是对种群集合P中的个体进行的,通过后续操作不断优化所述可行解;

执行带偏向的资源分配策略;对种群中的个体分配交配的机会,带偏向指的是每个个体分得的交配机会并不是随机或者平均的,通过带偏向的资源分配策略让更优秀的个体得到更多的交配机会;

执行快速个体开发策略:根据分配的交配次数,对个体执行交配操作,也就是执行优化操作,得到的是更优秀的个体的集合;

执行精英策略,以保证最优秀的个体进入到下一代的种群;

生成新一代种群;

判断是否满足迭代终止条件,如果不满足终止条件,则迭代次数加一,返回对初始种群的全局搜索步骤;如果满足则从各个迭代保留结果中,选择最优个体作为巡检机器人的下一步移动路径并输出。

3.如权利要求2所述的基于改进遗传算法的巡检机器人路径规划方法,其特征是,所述通过对初始种群的全局搜索,得到种群集合P;具体步骤包括:对每个个体进行路径长度计算,将计算得到的路径长度作为适应度;适应度的使用体现在所有涉及个体选拔的操作中,适应度等同于个体的优秀程度;

计算路径中所有相邻三点的距离作为平滑度;

交叉操作:对于选中的任意两个路径,找出两条路径中所有相同的点,然后随机选择其中的一个点,将之后的路径进行互换操作;路径互换之后产生新的个体,新的个体有着新的路径长度,也就是新的适应度;

变异操作:随机选取路径中除起点和终点以外的任意两个栅格,去除这两个栅格之间的路径,然后以这两个栅格为相邻点,使用初始化路径的方法将这两个点重新进行连续操作;得到一个新的个体。

4.如权利要求2所述的基于改进遗传算法的巡检机器人路径规划方法,其特征是,执行带偏向的资源分配策略;具体步骤包括:设置候选对象的数量imax;

将集合P中距离最短的所有路径放在集合T中,并对T中的个体实施基于平滑度的轮盘赌,计算候选对象分配的配额,获得一个拥有imax个元素的、由候选对象及其分配的资源组成的存档集合D。

5.如权利要求4所述的基于改进遗传算法的巡检机器人路径规划方法,其特征是,根据优选对象的数量imax,基于平滑度的轮盘赌计算优选对象分配的配额,获得一个由候选对象及其分配的资源组成的存档集合D;具体步骤包括:将集合P中距离最短的所有路径放在集合T中,对集合T中的个体基于平滑度进行归一化,得到个体被选中的概率;

计算集合T中第i个体xi的累积概率qi;

生成一个0到1之间的随机数h;

如果随机数h小于累积概率qi,则将个体存放到存档集合D;否则,找到使随机数qi‑1<h≤qi成立的个体xi,将找到的个体xi存放到存档集合D;

重复上述步骤,直到存档集合D中有imax个个体。

6.如权利要求2所述的基于改进遗传算法的巡检机器人路径规划方法,其特征是,所述执行快速个体开发策略;具体步骤包括:计算扰动值;基于扰动值,计算出需要重新规划的栅格的数量Ω;

基于扰动值生成邻居;随机除去除了起点和终点以外的Ω个连续栅格组成的路径,然后通过路径初始化操作,重新组成这段路径;

将生成的邻居放进集合K。

7.如权利要求2所述的基于改进遗传算法的巡检机器人路径规划方法,其特征是,所述执行精英策略,以保证最优秀的个体进入到下一代的种群;具体步骤包括:将集合K与集合P结合,对集合P中的个体使用精英策略,得到新一代的种群;

所述使用精英策略,是指:将由第i代种群生成的子代个体们和第i代种群合并,然后依据适应度对这两代个体进行优劣排序,取排名靠前的个体作为第i+1代种群。

8.基于改进遗传算法的巡检机器人路径规划系统,其特征是,包括:栅格地图建立模块,其被配置为:建立巡检机器人行走的栅格地图;

获取模块,其被配置为:获取巡检机器人在栅格地图中行走时的移动方向数据和位置数据;其中,移动方向数据和位置数据通过GPS获取;

路径规划模块,其被配置为:根据巡检机器人的移动方向数据和位置数据,基于改进的遗传算法,得到最优移动路径排序,将排序最靠前的路径作为巡检机器人下一步的移动路径。

9.一种电子设备,其特征是,包括:一个或多个处理器、一个或多个存储器、以及一个或多个计算机程序;其中,处理器与存储器连接,上述一个或多个计算机程序被存储在存储器中,当电子设备运行时,该处理器执行该存储器存储的一个或多个计算机程序,以使电子设备执行上述权利要求1‑7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质,其特征是,用于存储计算机指令,所述计算机指令被处理器执行时,完成权利要求1‑7任一项所述的方法。