The invention belongs to the field of autonomous path planning of robot, a robot path planning method based on the structure of the tangent ellipse, ellipse of the obstacle region surrounded by means of the invention, two points generated by exploration of ellipse tangent point of the path, at the same time with the smooth transition path of elliptical arc side of the search. First of all, the cost of bad pixels map to generate the data and the minimum bounding ellipse generating operation on a particular obstacle region, which is based on the approximate tangent generation processing ellipse point to tangent ellipse and ellipse generation, from the starting point to the target point all the alternative path, finally through the cost function pick out the optimal path. The path planning method proposed by the invention overcomes the large amount of calculation is not very smooth path problems of the traditional method, can obtain excellent path and smooth in less time, which can meet the demand of the robot in two-dimensional space fast path planning.
【技术实现步骤摘要】
一种基于椭圆切线构造的机器人路径规划方法
本专利技术属于机器人自主路径规划领域,具体涉及一种基于椭圆切线构造的机器人路径规划方法。
技术介绍
随着现代化技术的不断进步,机器人技术已经取得了迅速发展,机器人在生活生产中的应用也变得更加广泛。自主路径规划作为移动机器人
中的一个重要组成部分,重要性尤为突出。移动机器人路径规划是指在存有障碍物的环境中,机器人参照一定的准则,如最短路径、最少拐弯次数等,找出一条从起点位置到终点位置的最优的安全无碰撞路径。现有的路径规划方法可以根据机器人对环境信息感知程度的不同分为两类:全局路径规划方法和局部路径规划方法。全局路径规划是机器人对环境信息完全已知的一种路径规划,又分为静态全局路径规划和动态全局路径规划。文献(GuoY,LiS.PathPlanningforRobotBasedonImprovedAntColonyAlgorithm[J].ComputerMeasurement&Control,2009,17(1):187-153.)中将蚁群算法用于静态环境下的机器人路径规划,该算法使用网格离散化的方法对带有障碍物的环境进行建模,通过模拟蚂蚁群体觅食的智能行为,由多只蚂蚁协作完成最优路径的搜索。但该算法不适用于实时发生变化的环境,调节能力差。文献(StentzA.Optimalandefficientpathplanningforpartially-knownenvironments[C]//IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation,1994.Pr ...
【技术保护点】
一种基于椭圆切线构造的机器人路径规划方法,其特征包括以下步骤:第一步,数据的预处理和代价地图的生成对移动机器人获取的环境数据进行坏点剔除,进而生成局部的二维栅格地图;在机器人进行路径规划的过程中,根据自身的位置以及已知的障碍物地图信息进行最优路径搜寻;默认将机器人中心点代替整个机器人,确保这一点不会与障碍物碰撞;代价地图是根据机器人的形状参数,在原始地图的基础上,在实际障碍物附近设定一个膨胀区域;第二步,障碍物区域的椭圆拟合使用椭圆拟合算法来对轮廓的边缘点进行椭圆拟合,使该椭圆能够全部包围对应障碍物区域,采用了如下算法:1)判断椭圆是否包含了当前障碍物区域的所有边界点,若全部包含,结束算法,若不是全部包含,进入步骤2);2)对椭圆的长轴增加单位尺寸,判断当前椭圆是否包含了当前障碍物区域的所有边界点,若全部包含,结束算法,若不是全部包含,对椭圆的短轴增加单位尺寸,进入步骤1);第三步,椭圆外的点对椭圆的切线生成设有椭圆O的焦点为F
【技术特征摘要】
1.一种基于椭圆切线构造的机器人路径规划方法,其特征包括以下步骤:第一步,数据的预处理和代价地图的生成对移动机器人获取的环境数据进行坏点剔除,进而生成局部的二维栅格地图;在机器人进行路径规划的过程中,根据自身的位置以及已知的障碍物地图信息进行最优路径搜寻;默认将机器人中心点代替整个机器人,确保这一点不会与障碍物碰撞;代价地图是根据机器人的形状参数,在原始地图的基础上,在实际障碍物附近设定一个膨胀区域;第二步,障碍物区域的椭圆拟合使用椭圆拟合算法来对轮廓的边缘点进行椭圆拟合,使该椭圆能够全部包围对应障碍物区域,采用了如下算法:1)判断椭圆是否包含了当前障碍物区域的所有边界点,若全部包含,结束算法,若不是全部包含,进入步骤2);2)对椭圆的长轴增加单位尺寸,判断当前椭圆是否包含了当前障碍物区域的所有边界点,若全部包含,结束算法,若不是全部包含,对椭圆的短轴增加单位尺寸,进入步骤1);第三步,椭圆外的点对椭圆的切线生成设有椭圆O的焦点为F1、F2,P为椭圆外的一点,通过如下步骤获得P点对椭圆O的切线:1)以椭圆O的中心为圆心,长轴为直径作椭圆的辅助圆;2)以PF1为直径作圆交椭圆O的辅助圆于D、E两点;3)连接PD、PE,即为所求的切线;第四步,椭圆对椭圆的近似公切线生成当在椭圆之间生成路径时,椭圆A上有点P,过点P作椭圆B的切线PD、PE可发现,切线穿过了椭圆A,同时两条切线没有把两个椭圆平滑的衔接在一起;采用两次逼近的方法来获得椭圆的近似公切线,步骤如下:1)过D点作椭圆A靠近P点的切线,得到DPD;过E点作椭圆A靠近P点的切线,得到EPE;2)过PD点作椭圆B靠近D点的切线,得到PDD1;过PE点作椭圆B靠近E点的切线,得到PEE1;通过以上步骤,将获得的公切线用于椭圆之间的衔接,使生成的路径更加安全且平滑;第五步,基于椭圆切线构造的路径规划设定移动机器人的起始点为S,目标点为E,通过如下步骤进行路径规划:1)遵循两点之间线段最短的原则,从目标点E进行回溯,作线段ES;若没有触碰到障碍物,则该线段为最优路径,路径规划结束,若有触碰到障碍物,进入步骤2)...
【专利技术属性】
技术研发人员:庄严,汪群祥,闫飞,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。