一种用于攀附机器人的遍历路径规划方法技术

本发明专利技术提供了一种用于攀附机器人的遍历路径规划方法，包括：步骤1：进行地图分区和编号；步骤2：选择每个分区的遍历方式，并确定遍历的起点和终点；步骤3：生成跨分区攀爬的能源消耗矩阵；步骤4：计算所有分区间的最小能源消耗矩阵和跨分区路由矩阵；步骤5：根据最小能源消耗矩阵生成分区遍历先后次序；步骤6：生成跨分区遍历路径。该方法考虑了攀附机器人在垂直壁面作业的特殊性，在路径规划时，尽可能减少向上攀爬的路径长度，尽可能减少越障的次数，所形成的遍历路径规划方案能够有效降低机器人攀爬过程中的能耗，并提升机器人在垂直壁面作业的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于攀附机器人的遍历路径规划方法
本专利技术涉及一种用于攀附机器人的遍历路径规划方法。
技术介绍
攀附机器人可用于高楼幕墙清洁、船舶侧壁除锈、风电塔筒运维等多种作业场景，部分作业场景要求攀附机器人具有遍历作业任务区域的能力。与在水平面上作业的机器人相比，攀附机器人在垂直壁面作业时的遍历路径规划具有两点特殊性：一是攀附机器人在垂直表面移动时，向上攀爬需要克服重力做功，所需能耗大于水平攀爬或向下攀爬，因此需要在路径规划中尽可能减少向上攀爬的路径长度；二是攀附机器人在垂直表面越障时，不仅需要更大的能耗保持姿态稳定，而且也面临更大的掉落风险，因此需要在路径规划中尽可能减少越障的次数。现有的遍历路径规划方法主要用于在水平面上作业的机器人，没有考虑攀附机器人在垂直壁面作业的特殊性，虽然能够用于攀附机器人，但是可能带来能耗高、掉落风险大的问题，因此的遍历路径规划方法不适用于在垂直壁面上开展作业的攀附机器人。
技术实现思路
专利技术目的：为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种用于攀附机器人的遍历路径规划方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于攀附机器人的遍历路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：进行地图分区和编号；/n步骤2：选择每个可攀爬分区的遍历方式，并确定遍历的起点和终点；/n步骤3：生成跨分区攀爬的能源消耗矩阵；/n步骤4：计算所有分区间的最小能源消耗矩阵和跨分区路由矩阵；/n步骤5：根据最小能源消耗矩阵生成分区遍历先后次序；/n步骤6：生成跨分区遍历路径，包括每个分区的遍历方式、每个分区遍历的起点和终点，以及跨分区遍历路径，即攀附机器人的遍历路径规划的结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于攀附机器人的遍历路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：进行地图分区和编号；
步骤2：选择每个可攀爬分区的遍历方式，并确定遍历的起点和终点；
步骤3：生成跨分区攀爬的能源消耗矩阵；
步骤4：计算所有分区间的最小能源消耗矩阵和跨分区路由矩阵；
步骤5：根据最小能源消耗矩阵生成分区遍历先后次序；
步骤6：生成跨分区遍历路径，包括每个分区的遍历方式、每个分区遍历的起点和终点，以及跨分区遍历路径，即攀附机器人的遍历路径规划的结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：输入栅格化的地图，已知所述地图有边界，地图上存在可攀爬区、不可攀爬区和障碍线，栅格化的地图被分割为M行N列栅格，地图的第i行第j列的栅格坐标表示为(i,j)，其中1≤i≤M，1≤j≤N；
在每一个不可攀爬区中，找出j最小的栅格的列jmin，其坐标为(i,jmin)，沿着(i,jmin)下边沿做边界线，边界线向左右两端延伸，直至到达地图边缘、其他不可攀爬区、其他边界线或障碍线；
在每一个不可攀爬区中，找出j最大的栅格的列jmax，其坐标为(i,jmax)，沿所述j最大的栅格左侧边缘向上做边界线，直至到达射线到地图边缘、其他不可攀爬区、其他边界线或障碍线；如果j最大的栅格不止一个，则在j最大的栅格中取i最小的栅格；
经过上述操作，整个地图的可攀爬区被边界线、不可攀爬区、障碍线分割为K个可攀爬分区，按照从左到右，从上到下的顺序，从1到K对K个可攀爬分区依次编号。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2所述的选择每个可攀爬分区的遍历方式，并确定遍历的起点和终点，采用以下方法：
每个分区遍历的起点设置于左上角，终点设置于右下角，每个分区有两种遍历方式，一种是从起点开始沿栅格按列纵向遍历，另一种是从起点开始沿栅格按行横向遍历；
如果是从起点开始沿栅格按列纵向遍历，则按照以下方法确定遍历的起点和终点：起点为每个分区i最小的栅格(imin,j)，imin表示分区i最小的栅格的行，如果i最小的栅格不止一个，则在i最小的栅格中取j最大的栅格作为起点；终点为每个分区i最大的栅格(imax,j)，imax表示分区i最大的栅格的行，如果i最大的栅格不止一个，则在i最大的栅格中取j最小的栅格作为终点；
如果是从起点开始沿栅格按行横向遍历，则按照以下方法确定遍历的起点和终点：起点为每个分区j最大的栅格(i,jmax)，jmax表示分区j最大的栅格的列，如果j最小的栅格不止一个，则在j最大的栅格中取i最小的栅格作为起点；终点为每个分区j最小的栅格(i,jmin)，jmin表示分区j最小的栅格的列，如果j最大的栅格不止一个，则在j最大的栅格中取i最大的栅格作为终点；
根据遍历方式，分别计算两种遍历方式所需的能量，根据计算结果，为每个分区选择能源消耗小的遍历方式，作为所述分区的遍历方式，用向量Z＝(z1,z2，…,zK)表示每个分区的选择的遍历方式：



其中，k为可攀爬分区编号，K为分区数，k取值为1～K；
根据每个可攀爬分区的遍历方式确定起点和终点，用向量A＝(a1,a2，…,aK)和向量B＝(b1,b2，…,bK)表示每个分区的起点坐标，即遍历编号为k的分区起点的栅格坐标为(ak,bk)；用向量C＝(c1,c2，…,cK)和向量D＝(d1,d2，…,dK)表示每个分区的终点坐标，即遍历编号为k的分区的终点的栅格坐标为(ck,dk)，其中1≤ak,ck≤M，1≤bk,dk≤N。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：王犇，徐琳，汪中原，李昕格，
申请(专利权)人：王犇，汪中原，
类型：发明
国别省市：江苏;32