一种自动规划路径的移动机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种自动规划路径的移动机器人，包括感知模块、路径规划模块、移动控制模块和存储模块，所述感知模块与所述路径规划模块有线连接，用于对机器人所处的环境进行感知数据收集；所述路径规划模块与所述移动控制模块有线连接，用于对机器人的移动路径进行规划，使机器人能够对障碍进行避让；所述移动控制模块对机器人按照所述路径规划模块所规划的路径进行移动；所述存储模块对所述感知模块收集的数据进行存储。本发明专利技术的移动机器人能够对障碍进行准确的判断并不断地更新路线，使得该移动机器人的移动路线最优化，提高了移动机器人的路径寻优效率。

【技术实现步骤摘要】
一种自动规划路径的移动机器人
本专利技术涉及移动机器人领域，具体涉及一种自动规划路径的移动机器人。
技术介绍
移动机器人是由若干传感器、遥控操作器和自动控制的移动载体组成的机器人系统，它集中了机械、电子、计算机、自动控制以及人工智能等多学科最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就。在能够进行路径自动规划的移动机器人中，导航移动技术是其核心，为了使移动机器人的移动路径最短、最节能，已经有移动机器人应用到萤火虫优化算法对移动机器人的移动路径进行寻优，但是传统的萤火虫优化算法与移动机器人的匹配度不高，因此很多移动机器人的寻优路线还不能满足人们的期待效果。这主要是由于传统萤火虫优化算法收敛过早，这就导致了算法结果很容易就陷入局部最优解，要想提高移动机器人的路径寻优效果必须攻克这个技术难题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种自动规划路径的移动机器人。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：一种自动规划路径的移动机器人，包括感知模块、路径规划模块、移动控制模块和存储模块，所述感知模块与所述路径规划模块有线连接，用于对机器人所处的环境进行感知数据收集；所述路径规划模块与所述移动控制模块有线连接，用于对机器人的移动路径进行规划，使机器人能够对障碍进行避让；所述移动控制模块对机器人按照所述路径规划模块所规划的路径进行移动；所述存储模块对所述感知模块收集的数据进行存储。本专利技术的有益效果为：本专利技术的移动机器人能够对障碍进行准确的判断并不断地更新路线，使得该移动机器人的移动路线最优化，提高了移动机器人的路径寻优效率。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术的框架结构图；图2是本专利技术的感知模块的框架结构图；图3是本专利技术的路径规划模块的框架结构图。附图标记：感知模块01、路径规划模块02、移动控制模块03、存储模块04、红外摄像头0101、激光测距传感器0102、CCD图像传感器0103、参数设定单元0201、荧光素计算单元0202、目标搜索单元0203、更新单元0204、循环触发单元0205。具体实施方式结合以下应用场景对本专利技术作进一步描述。参见图1，包括感知模块01、路径规划模块02、移动控制模块03和存储模块04，所述感知模块01与所述路径规划模块02有线连接，用于对机器人所处的环境进行感知数据收集；所述路径规划模块02与所述移动控制模块03有线连接，用于对机器人的移动路径进行规划，使机器人能够对障碍进行避让；所述移动控制模块03对机器人按照所述路径规划模块所规划的路径进行移动；所述存储模块04对所述感知模块收集的数据进行存储。优选地，参见图2，所述感知模块至少包括红外摄像头0101、激光测距传感器0102、CCD图像传感器0103，所述激光测距传感器0102包括第一激光测距传感器与第二激光测距传感器，所述第一激光测距传感器与该移动机器人的前进方向平行，用于检测移动机器人与前方障碍物的距离，所述第二激光测距传感器位于第一激光测距传感器下方，与第一激光测距传感器所成夹角大于或等于45°且小于90°，用于检测移动机器人前进路线上的悬崖。优选地，所述存储模块采用Flash闪存，对所述CCD图像传感器采集环境图像进行存储，并根据激光测距传感器检测得到的障碍物在环境图像中进行标记。本专利技术上述实施例，移动机器人能够对障碍进行准确的判断并不断地更新路线，使得该移动机器人的移动路线最优化，提高了移动机器人的路径寻优效率。优选地，参见图3，所述路径规划模块首先对起点以及目标点的二维坐标进行确定，然后采用改进的萤火虫优化算法对移动机器人的前进路线进行寻优，包括参数设定单0201、荧光素计算单元0202、目标搜索单元0203、更新单元0204、循环触发单元0205；所述参数设定单元将相关参数进行初始化，包括搜索空间维数、萤火虫总数目、每只萤火虫的初始荧光素数量值、萤火虫的感知半径、初始步长、荧光素挥发系数、荧光素的更新率、令迭代计数器初始值为1，设定算法的最大迭代数，在W维解空间中随机生成Y个位置点，每个点表示每只萤火虫初始位置，生成种群规模为Y的二进制初始种群。优选第，所述荧光素计算单元对二进制萤火虫编码进行十进制解码，并计算其适应度函数值，利用自定义更新公式计算每只萤火虫在第k代时的荧光素数量值，自定义更新公式为：其中，Rp(k)为第k次迭代时第p只萤火虫的荧光素数量值，δ为荧光素值挥发系数，ε为荧光素增强系数，Lpx(k)为第p只萤火虫在第k次迭代时与第x个传感器的距离，X为传感器的总数量，x为第x个传感器。本专利技术上述实施例，利用自定义更新公式对荧光素数量值进行更新，有利于本专利技术的一种自动规划路径的移动机器人在利用改进的萤火虫优化算法对路径进行寻优时能够避免传统萤火虫优化算法的震荡现象，增强算法的稳定程度，使获得的荧光素数量值更加准确。优选地，所述目标搜索单元在亮度(荧光素数量值)较低的萤火虫选择亮度比自己高的其他萤火虫进行移动时，对两只相对移动的萤火虫之间的距离进行计算具体为：然后该亮度较低的萤火虫并与亮度高的萤火虫组成邻域集，计算该两个萤火虫个体间转移概率，使用轮盘赌法选择目标移动对象，具体为：其中，Eω(p,q)为第p只萤火虫和第q只萤火虫在第ω维上的距离，E(p,q)为第p只萤火虫和第q只萤火虫之间的海明距离，表示第ω维上第q只萤火虫的状态向量，为第ω维上第p只萤火虫的状态向量，W表示编码长度，亦称为维数，Up(k)为第p只萤火虫转向邻域集合，为第k次迭代时第q只萤火虫的状态向量，为第k次迭代时第p只萤火虫的状态向量，为第k次迭代第W维上第p只萤火虫邻域半径，Hpq(k)为转移概率，第q只萤火虫是第p只萤火虫在第k次迭代时向其移动的萤火虫。本专利技术上述实施例，为亮度低的萤火虫向亮度高的萤火虫进行移动时提供选择决策，使得本专利技术的一种自动规划路径的移动机器人在进行路径规划时，亮度较低的萤火虫向亮度高的萤火虫进行移动时作出最优决策，使得萤火虫优化算法能够很好地狱移动机器人进行吻合，同时增强了本专利技术移动机器人的灵活性。优选地，所述更新单元依次计算第p只萤火虫和第q只萤火虫之间的第ω维位移，根据u与εumax关系的不同，对萤火虫的空间位置信息进行区别更新，具体为：当k≤λkmax时，当k>λkmax且Movemz<0时，否则其中，λ为平衡因子，kmax为最大迭代次数，Dpω为第p只萤火虫在第ω维的位移，χ为步长，ξ为学习因子，H(Dpω)为位移取1的概率，表示第ω维上第p只萤火虫的状态向量，ζ1和ζ2为权重因子，ζ1+ζ2＝1；在完成对萤火虫的空间位置更新后，对萤火虫动态感知半径进行更新，具体为：其中，为第W维的第p只萤火虫动态感知半径，Rχ为邻域感知半径，χ为步长，v为感知半径变化系数，为邻域萤火虫个数阈值，Up(k)为第p只萤火虫转向邻域集合，k为迭代次数。本专利技术上述实施例，在迭代时对萤火虫的位置以及感知半径进行更新，使得本专利技术的移动机器人在每次遇到障碍或许悬崖时都能够进行及时的避让，并进行新路径的规划，同时将不同迭代次数下的萤火虫位置进行不同的计算，有利于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动规划路径的移动机器人，其特征是，包括感知模块、路径规划模块、移动控制模块和存储模块，所述感知模块与所述路径规划模块有线连接，用于对机器人所处的环境进行感知数据收集；所述路径规划模块与所述移动控制模块有线连接，用于对机器人的移动路径进行规划，使机器人能够对障碍进行避让；所述移动控制模块对机器人按照所述路径规划模块所规划的路径进行移动；所述存储模块对所述感知模块收集的数据进行存储。

【技术特征摘要】
1.一种自动规划路径的移动机器人，其特征是，包括感知模块、路径规划模块、移动控制模块和存储模块，所述感知模块与所述路径规划模块有线连接，用于对机器人所处的环境进行感知数据收集；所述路径规划模块与所述移动控制模块有线连接，用于对机器人的移动路径进行规划，使机器人能够对障碍进行避让；所述移动控制模块对机器人按照所述路径规划模块所规划的路径进行移动；所述存储模块对所述感知模块收集的数据进行存储。2.根据权利要求1所述的一种自动规划路径的移动机器人，其特征是，所述感知模块至少包括红外摄像头、激光测距传感器、CCD图像传感器，所述激光测距传感器包括第一激光测距传感器与第二激光测距传感器，所述第一激光测距传感器与该移动机器人的前进方向平行，用于检测移动机器人与前方障碍物的距离，所述第二激光测距传感器位于第一激光测距传感器下方，与第一激光测距传感器所成夹角大于或等于45°且小于90°，用于检测移动机器人前进路线上的悬崖。3.根据权利要求1所述的一种自动规划路径的移动机器人，其特征是，所述存储模块采用Flash闪存，对所述CCD图像传感器采集环境图像进行存储，并根据激光测距传感器检测得到的障碍物在环境图像中进行标记。4.根据权利要求3所述的一种自动规划路径的移动机器人，其特征是，所述路径规划模块首先对起点以及目标点的二维坐标进行确定，然后采用改进的萤火虫优化算法对移动机器人的前进路线进行寻优，包括参数设定单元、荧光素计算单元、目标搜索单元、更新单元、循环触发单元；所述参数设定单元将相关参数进行初始化，包括搜索空间维数、萤火虫总数目、每只萤火虫的初始荧光素数量值、萤火虫的感知半径、初始步长、荧光素挥发系数、荧光素的更新率、令迭代计数器初始值为1，设定算法的最大迭代数，在W维解空间中随机生成Y个位置点，每个点表示每只萤火虫初始位置，生成种群规模为Y的二进制初始种群。5.根据权利要求4所述的一种自动规划路径的移动机器人，其特征是，所述荧光素计算单元对二进制萤火虫编码进行十进制解码，并计算其适应度函数值，利用自定义更新公式计算每只萤火虫在第k代时的荧光素数量值，自定义更新公式为：其中，Rp(k)为第k次迭代时第p只萤火虫的荧光素数量值，δ为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱炎新，
申请(专利权)人：深圳汇创联合自动化控制有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44