一种具有概率完备性的机器人最优化点到区路径规划方法技术

本发明专利技术提出一种具有概率完备性的机器人最优化点到区路径规划方法，在明确机器人路径规划的起点和目标区域，以及不可通行的障碍物区域之后，栅格化表达距离场形式，通过将路径表达为一个协变代价函数在距离场内的寻找最优解的过程，路径就是最优函数的自变量，为了保证在起点和目标区域约束有效，推导出原路径规划问题的对偶形式，对该代价函数进行寻优计算，所得最优值的解就是最终路径。当此最优化求解过程陷入局部极小时，就切换到基于结合模拟退火和协变代价函数的路径规划方法，来保证路径规划的概率完备性，即提高路径规划成功率。本发明专利技术解决了传统路径规划方法更多侧重于到点的规划，不能有效解决点到目标区域规划的问题，同时藉由引入模拟退火方法与协变代价函数相结合的具有概率完备性的方法，可以确保路径规划的成功率。

An Optimal Point-to-Area Path Planning Method for Robots with Probabilistic Completeness

【技术实现步骤摘要】
一种具有概率完备性的机器人最优化点到区路径规划方法
本专利技术属于移动机器人路径规划领域，涉及一种具有概率完备性的机器人最优化点到区路径规划方法。
技术介绍
移动机器人的路径规划是指在含有障碍物的工作空间中，按照一定的评价指标，搜索一条可以完成指定任务的移动路径。移动机器人工作环境的描述方式主要包括栅格地图、拓扑地图、几何地图与以上几种地图的混合地图。栅格地图一般指以大小相等或不等的方形栅格将外部环境进行划分，根据栅格区域是否被障碍物占据将栅格进行二值划分。这种建模方式便于计算机存储与批量处理，因为是目前最为被广泛应用的地图建立方式。从路径规划目的性来考量，移动机器人的路径规划主要可以分为点到点和点到区路径规划方法等。点到点路径规划方法具有较长时间的研究历史，按照方法自身主要特性可以分为单元分解法如A*和D*等，势场法如人工势场法和流体势场法等，以及图形学法如维诺图法及其衍生方法。其主要特征是将机器人的运动看作从起点到终点的连续运动，通过某种算法找到该运动可以顺畅通行的路径。点到区路径规划方法区别与点到点路径规划方法不同之处在于，起点与后者相同，但终止的位置不是一个固定的点，而是一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有概率完备性的机器人最优化点到区路径规划方法，其特征在于，机器人在距离代价地图中进行从起点到目标区域的基于最优化方法的路径规划，优化过程中以路径为自变量的代价函数是由随着每次迭代生成的路径协变的目标代价函数和平滑代价函数构成，目标代价函数和平滑代价函数都对路径变化产生影响，当基于优化的路径规划方法陷入局部极小时，就切换到基于结合模拟退火和协变代价函数的路径规划方法，来保证路径规划的概率完备性，即提高路径规划成功率。

【技术特征摘要】
1.一种具有概率完备性的机器人最优化点到区路径规划方法，其特征在于，机器人在距离代价地图中进行从起点到目标区域的基于最优化方法的路径规划，优化过程中以路径为自变量的代价函数是由随着每次迭代生成的路径协变的目标代价函...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤波，李智，陈潇磊，丁亮，高海波，许家忠，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23