一种基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法技术

本发明专利技术提出一种基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法。首先判断所给环境地图中间是否存在占据的物体，采用算法切换机制对地图进行区域划分，得到子区域。然后利用元胞自动机原理对子区域进行四边形网格划分，使子区域二次划分，定义元胞和相邻元胞集合模型，制定演化规则，得到子区域的覆盖路径，建立邻接路径，从而完成整个环境地图的规划路径。本发明专利技术降低了遍历重叠度，减少了转弯次数，增加了覆盖率，大大提高了路径规划效率，具有较大的可行性和实用推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法
本专利技术属于人工智能领域，涉及一种移动机器人全覆盖路径规划技术，具体涉及一种基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法。
技术介绍
目前，人工智能领域对人类的生活生产方式产生巨大的改变，机器人作为近几年人工智能领域的代表产物，已经被应用到各行各业。室内移动机器人是机器人领域的一个大的分支，在生产生活中很为常见，而全覆盖路径规划是移动机器人研究领域的重要组成部分。全覆盖路径规划——CompleteCoveragePathPlanning，即根据建图中获取的先验信息设计一条可以遍历环境中所有区域的路径，也就是常说的CCPP问题，全覆盖全局路径规划是移动机器人完成其他任务的前提，也是智能化的重要标志。全覆盖路径规划算法主要分为3种：传统法，栅格法和单元分解法，它们被广泛用于各类移动机器人上，但这些算法会出现遍历重叠度高、会产生路径冗余，转弯次数多，划分区域模糊等问题，缺乏高效性和适用性。对于室内移动机器人如何解决上述出现的问题，得到一条性能较优的全覆盖路径成为移动机器人研究的热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、根据获得的先验地图判断所给环境地图中间是否存在占据的物体；/n步骤2、根据是否物体占据采用算法切换机制对不同地图进行区域划分，得到子区域；/n步骤3、然后利用元胞自动机原理对子区域进行四边形网格划分，使子区域二次划分，定义元胞和相邻元胞集合模型，制定演化规则，得到子区域的覆盖路径；/n步骤4、建立邻接路径，从而完成整个环境地图的规划路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、根据获得的先验地图判断所给环境地图中间是否存在占据的物体；
步骤2、根据是否物体占据采用算法切换机制对不同地图进行区域划分，得到子区域；
步骤3、然后利用元胞自动机原理对子区域进行四边形网格划分，使子区域二次划分，定义元胞和相邻元胞集合模型，制定演化规则，得到子区域的覆盖路径；
步骤4、建立邻接路径，从而完成整个环境地图的规划路径。


2.如权利要求1所述基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法，其特征在于，步骤1中，判断方法包含以下步骤：
步骤1.1、移动机器人获取的室内环境地图是由一个个单通道的像素点组成的，地图中边界位置像素点的像素值描述为：image.at＜uchar＞(i,j)＝76，i、j为室内环境地图中像素的行列坐标；地图中边界以外区域的像素值为：image.at＜uchar＞(i,j)＝255；而对于地图中边界以内的空白区域，即可通行区域，其像素值为：image.at＜uchar＞(i,j)＝0；
步骤2.1、根据获得室内环境地图找出地图中边界的位置，即image.at＜uchar＞(i,j)＝76的位置，在地图边界内判断同一列的像素值是否相同，如果像素值不变，则说明地图中无物体占据；如果发生变化，则说明地图中有物体占据。


3.如权利要求1所述基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法，其特征在于，步骤2中，如果环境地图中有物体占据，则采用BCD算法划分子区域，如果没有物体占据，则采用相邻分解算法划分子区域。


4.如权利要求3所述基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法，其特征在于，步骤2中，相邻分解算法划分子区域包含以下步骤：
步骤2.1.1、如果地图中没有物体占据，则利用相邻分解法计算地图中可通行区域内第i行中所有列像素值为0的列数αi与第i+1行即相邻行中所有列像素值为0的列数αi+1，并求出相邻行差值的绝对值|αi+1-αi|；
步骤2.1.2、设定一个阈值β，与阈值β对比，若|αi+1-αi|＞β，则说明相邻行不在同一个子区域；若|αi+1-αi|≤β，则说明相邻行在同一子区域；
步骤2.1.3、不断重复计算相邻行像素值为0的列数，当相邻行差值的绝对值大于阈值时，产生新的子区域，标记索引为idex＝a,(a＝1,2,3…)；a为子区域序号，如果相邻行差值的绝对值小于阈值则无新的子区域产生；
步骤2.1.4、不断重复步骤2.1.1至步骤2.1.3，直到子区域划分结束，根据子区域的产生顺序，标记索引为idex＝a,(a＝1,2,3…)。


5.如权利要求4所述基于二次区域划分的机器人全覆盖路径规划方法，其特征在于，步骤2中，BCD算法划分子区域包含以下步骤：
步骤2.2.1、如果室内环境地图中有物体占据，则采用BCD算法对室内中间物体被占据的环境进行区域分割，BCD算法包括IN事件和OUT事件，IN事件会使区域的连通性增加，会使当前子区域关闭，增加两个新的子区域；相反地事件为OUT事件，OUT事件是指区域连通性降低，原来的两个子区域关闭，一个新的子区域产生；
步骤2.2.2、即利用一条直线从左到右对物体占据的环境空间进行分割，当直线...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋林，张燕飞，马先重，赵慧，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42