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专利号: 2021108459311
申请人: 安徽工程大学
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:2023-07-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种针对栅格图模型下的移动机器人路径优化方法,设定已知真实环境栅格化建模后的0‑1矩阵M,以及算法初步给出的最短路径的节点列表𝐿 =[(0,0),(,𝑥 ‑1. ,,𝑦 ‑1.),(,𝑥 ‑2. ,,𝑦 ‑2.),…(,𝑥 ‑𝑛 . ,,𝑦 ‑𝑛 .)],其中,每个元素(,𝑥 ‑I ,,𝑦 ‑j)代表坐标第i列第j行的节点,并定义路径节点列表中所有发生转折的节点成为转折点,所有与障碍物“擦肩而过”的节点称为临界点,考虑到这两种节点中的一部分将构成最终优化路径的转折点,将这两种转折点与临界点统称为奇异点,其特征在于包括以下步骤:S1、找到路径节点列表中的所有奇异点,存入并输出列表L1;

S2、令i=0;

S3、并判断i≤len(L1)‑2(其中len(L1)为列表L1的长度),若满足则执行S4,否则执行S9;

S4、依次从L1中取出位置为i、i+1、i+2的三个节点信息并设为a、b、c;

S5、判断b是否为临界点,若是,则令i = i+1,并执行S2,否则执行S6;

S6、调用优化函数opt_fun(),并将返回结果存于result变量中,执行S7;

S7、判断result是否为空,若是,执行S7.1;若否,则执行S8;

S7.1、此时,代表a、c节点可以直接相连,删除节点b,并令i = i‑1,执行S3;

S8、若为否,则代表a、c无法直接相连,需要添加中间节点result,即在a、b之间插入新节点result,并令i = i+1,执行S3;

S9、输出L1,即为优化后的最短路径节点信息;

其中,优化函数opt_fun()的主要步骤如下:S1、调用is_accross_barrier(a,c)函数判断a、c两个节点是否能直接连接,并将结果存入re中,执行S2;

S2、是否re[0]=True,若是,执行S3;否则执行S4;

S3、返回值None,退出子程序;

S4、调用deep_opt(a,b,c)进行优化,并将结果存于pot中;执行S5;

S5、返回值pot,退出子程序。

2.根据权利要求1所述的一种针对栅格图模型下的移动机器人路径优化方法,其特征在于:

所述is_accross_barrier(a,c)函数判断a、c两点之间是否能直接连接的方法如下:借助分治算法的思想,通过逐个优化处理局部线段,最终将所有的局部优化结果进行组合,从而构成整体的优化最终效果;

整体优化问题转化为局部的优化问题,经过一定分析可得,局部的待处理情况主要分为可直接连接与不可直接连接两种,具体方法是,连接S与T,设为线段Q,则通过微元法从Q上,以S为起点,以T为终点,选取N个等间距点,先依据其坐标判定其所处的栅格的坐标,检查该栅格是否存在障碍物,若所有等间距点所处的栅格皆为非障碍物栅格,则意味着两点可以直接连接,反之,则不能直接连接。

3.根据权利要求1所述的一种针对栅格图模型下的移动机器人路径优化方法,其特征在于:

所述deep_opt(a,b,c)函数寻找a、c两点之间中介节点的方法如下:先连接S与T,依据公式 在ST上找到M',连接MM',以M为起点,以M'为终点,选取若干等间距点M‑1 ,,M2.  ,M3  ,… ,Mn,逐一取出,并判断S‑Mi–T是否可以直接连接,若可以直接连接,则继续判断S‑Mi+1–T,否则,当存在某一条边不能直接连接时,先找到阻隔的障碍物栅格的位置,判断其4个顶点分别与线段SMi+1与线段Mi+1 T的距离,找到距离最小的那个顶点,如图7中,顶点P为距离最小的顶点,因此,顶点P为中介节点。