一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法技术

本发明专利技术公开了一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法，主要解决现有技术中存在的算法效率不高、路径不平滑、分支点难以确认等问题；其规划步骤为：生成障碍物表面附近以及布线空间壁面的采样点，在无相图中采用Dijksra算法求解线缆主干节点，并采用多区域冗余点剔除策略和节点补足策略优化节点；然后采用粒子群算法求解分支节点的位置；最终，更新无相图，以搜索线缆主干路径中节点的方式搜索出线缆分支路径中的节点，并采用B样条曲线完成路径拟合。本发明专利技术综合考虑了算法的稳定性和鲁棒性，提升了算法的搜索效率，避免了线缆与障碍物之间发生干涉现象，完成分支线缆路径的搜索并避免了线缆的悬空现象。

A path searching method for branching cable automatic routing

The invention discloses a branch oriented cable automatic routing path search method, mainly solving the problems of the prior art algorithm efficiency is not high, not smooth path and branch point to confirm the problem; the planning steps are formed near the obstacle surface and the wall surface of the wiring space sampling points, Dijksra algorithm was used to solve the cable backbone node in the absence of phase diagram, and the regional strategy and eliminating redundant nodes make up the optimization strategy of node; then the particle swarm algorithm for solving branch node position; finally, updating phase diagram, to search nodes in the path search cable backbone node branch cables in the path, and by using the B spline curve fitting complete path. The present invention considers the stability and robustness of the algorithm, improve the search efficiency of the algorithm, to avoid the occurrence of interference between the cable and the branch cable obstacle, complete path search and avoid the phenomenon of suspended cable.

【技术实现步骤摘要】
一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法
本专利技术涉及线缆自动布线
，具体是一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法。
技术介绍
线缆布线路径的搜索是实现线缆自动布线的关键技术之一，能快速找出一条便捷、无碰撞、平滑、贴附于壁面且连接各插座的布线路径不仅可提升线缆的自动布线效率,同时也可提升机电产品的可靠性。目前,常用到的线缆路径搜索方法有可视图法、启发式图搜索算法、人工势场法等，这些算法有各自的优缺点，例如人工势场法具有良好的实时性，但存在陷阱区域，并且在相近障碍物之间不能发现路径等缺点，算法更适用于解决单目标优化问题。近十年间，随着人工智能算法的研究不断取得进展，许多智能算法也被用到移动机器人的路径规划中，包括模糊逻辑与增强学习算法、神经网络、遗传算法以及蚁群算法等。这些算法都有各自的优点，但也存在诸多问题，例如算法收敛速度过慢、易陷入局部最优、搜索空间过大等。虽然现阶段已对诸多算法进行改进，能够找出较好的线缆布线路径，但是仍然存在迭代次数较多、运算时间过长，线缆路径处于悬空状态等问题。并且，此类算法仅针对于无分支线缆的路径搜索，而在现实中线缆存在着大量的分支，若线缆分支点的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)选取布线空间，障碍物，插座并读入接线表，并生成附着在障碍物表面以及空间壁面附近的采样点，根据采样点生成无相图T(V，E)；2)采用Dijkstra算法在步骤1)生成的无相图T(V，E)中搜索出线缆主干路径的节点；3)采用多区域冗余点剔除策略，剔除步骤2)中搜索出的线缆主干路径的节点中多余的节点；4)采用节点补足策略，在步骤3)剔除多余节点后的线缆主干节点中补入节点便于曲线拟合；5)采用粒子群算法，在步骤4)补入节点后的线缆主干节点中求解路径主干上分支点的位置；6)更新无相图T(V,E)后采用Dijkstra算法，并采用步...

【技术特征摘要】
1.一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)选取布线空间，障碍物，插座并读入接线表，并生成附着在障碍物表面以及空间壁面附近的采样点，根据采样点生成无相图T(V，E)；2)采用Dijkstra算法在步骤1)生成的无相图T(V，E)中搜索出线缆主干路径的节点；3)采用多区域冗余点剔除策略，剔除步骤2)中搜索出的线缆主干路径的节点中多余的节点；4)采用节点补足策略，在步骤3)剔除多余节点后的线缆主干节点中补入节点便于曲线拟合；5)采用粒子群算法，在步骤4)补入节点后的线缆主干节点中求解路径主干上分支点的位置；6)更新无相图T(V,E)后采用Dijkstra算法，并采用步骤3)中的多区域冗余点剔除策略以及步骤4)中的节点补足策略求解出分支路径节点；7)采用B样条曲线拟合路径；通过上述步骤，能快速找出一条便捷、无碰撞、平滑且贴附于壁面的布线路径，在该路径上敷设线缆即可完成线缆布线。2.根据权利要求1所述一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法，其特征在于，步骤1)中，选取布线空间，障碍物，插座并读入接线表，并生成附着在障碍物表面的采样点，根据采样点生成无相图T(V,E)，具体是：a)初始化采样点最小间距d和路径连接范围[dismin，dismax]；b)若布线环境处于密闭空间时，则该密闭空间为布线空间，在该空间的壁面上分布的采样点个数np_spa由下式所求：c)障碍物i表面附近分布的采样点个数npi由下式所求：在求解出采样点个数后，为保证生成的采样点与壁面或障碍物表面的距离为线缆半径r，获取密闭空间缩小r后的边界boundriesspa，以及障碍物i扩大r后的边界boundriesi；此时，在该空间壁面上生成的采样点j坐标由下式所求：Pj＝binary_search(Ptemp,boundriesspa)(3)Ptemp＝censpa+vector×lspa(4)若生成的采样点Pj与其余已存在的采样点间距小于d时，则按公式(3)，(4)重新生成采样点Pj，上述公式(3)、(4)式中，函数binary_search()表示使用二分法搜索出边界上的节点，censpa为封闭空间的中心点，vector为随机生成的方向单位矢量，lspa为封闭空间的中心点距离该空间表面上的最远距离；障碍物i表面附近分布的采样点t坐标由下式所求：Pt＝binary_search(Ptemp,boundriesi)(5)Ptemp＝cenobsi+vector×li(6)若生成的采样点Pt与其余已存在的采样点间距小于d时，则按公式(5)，(6)重新生成采样点Pt，上述公式(5)、(6)中，函数binary_search()表示使用二分法搜索出边界上的节点，cenobsi为障碍物i中心点，vector为随机生成的方向单位矢量，li为障碍物i的中心点距离该障碍物表面上的最远距离；d)根据所有采样点生成无相图T(V,E)，利用二维矩阵G表示无相图T：上述公式(7)中，disij表示节点i与节点j之间的距离，collision_pathij＝1表示节点i与节点j之间的路径与障碍物发生碰撞。3.根据权利要求1所述一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法，其特征在于，步骤2)中，采用Dijkstra算法在矩阵G中搜索出线缆主干路径的节点集合Route{P1，P2,P3,P4…Pn}，其中(xi,yi,zi)表示节点Pi的坐标。4.根据权利要求1所述一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法，其特征在于，步骤3)中，采用多区域冗余点剔除策略剔除路径中多余的节点，具体是：A.首先根据步骤2)中解出的路径节点集合Route{P1，P2,P3,P4…Pn}按下式求出子集的边界Sep，并分解成多个节点子集：Dxi＝|xi-xi+1|Dyi＝|yi-yi+1|Dxi＝|zi-zi+1|(8)Pi∈SepifDi≠Di+1,i＝1ori＝n(10)上述公式(8)、(9)(10)中，函数max(x,y,z)可求出x,y和z中的最大值；节点Pi的坐标为(xi,yi,zi)，Sep为子集的边界；若假设最终求得的子集边界为Sep{P1,Pj,Pk,Pt,Pn}且j≤k≤t≤n，则从路径节点集合Route{P1，P2,P3,P4…Pn}所分解成的节点子集为Seg1{P1,P2,…,Pj-1,Pj},Seg2{Pj,Pj+1,…,Pk-1,Pk},Seg3{Pk,Pk+1,…,Pt-1,Pt}以及Seg4{Pt,Pt+1,…,Pn-1,Pn}；B.对所有节点子集中的冗余点进行剔除：若节点子集Segi为{Pj,Pj+1,…,Pk-1,Pk}则先令Pj为起始节点依次与子集中起始节点后面的节点(Pj+1,Pj+2,…,Pk-1,Pk)相连进行碰撞检测，若未检测到碰撞，则继续和下一个节点进行检测；若在节点Pt处检测到碰撞，则记录节点Pt-1，并令该点为起始节点依次与该点之后的节点(Pt,Pt+1,…,Pk-1,Pk)进行碰撞检测，直到某一起始节点Pr与节点Pk相连未发生碰撞，则完成多区域冗余点剔除。上述方法得到的起始节点Pj，一系列标记的节点(Pt,…,Pr)，以及终止节点Pk构成的集合即为节点子集Segi剔除冗余点后的节点子集；C.将所有剔除冗余点后的节点子集合并所得到的节点集合RouteAFD即为路径节点集合Route剔除冗余点后的节点集合。5.根据权利要求1所述一种面向分支线缆自动布线的路径搜索方法，其特征在于，步骤4)中，采用节点补足策略，优化步骤3)搜索出线缆主干路径的节点中多余的节点，具体是：S1、获取步骤3)中剔除冗余点后的节点集合RouteAFD{P1，P2,P3,P4…Pn},若节点P1(x1,y1,z1)与节点Pn(xn,yn,zn)均为接插件所处位置，则在节点P1与P2之间，节点Pn-1与节点Pn之...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春泉，胡宇威，尚玉玲，黄红艳，张明，蒋倩，周远畅，邵永安，童晓漫，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45