用于可变形两态探测机器人路径规划的环境建模与路径存储方法技术

本发明专利技术公开了一种用于可变形两态探测机器人路径规划的环境建模与路径存储方法，包括环境建模、基础路径规划以及路径二次规划、路径压缩传输、路径解压缩和机器人执行解压缩后的路径；环境建模方面采用一种“二次栅格法”环境建模，基础路径规划工作通过已存在的蟑螂算法完成(见已授权专利ZL201710242657.2)；其中，所涉及真实机器人是通过变形技术改变其外观大小的机器人，其能通过变形穿越狭窄区域；本发明专利技术实现了大小可改变的机器人路径规划方案，实现了机器人运用领域更多的可能，机器人处于原始态可以穿越狭窄空间，处于变形态可以探测更大范围。探测更大范围。探测更大范围。

Environment modeling and path storage method for path planning of deformable two-state detection robot

【技术实现步骤摘要】
用于可变形两态探测机器人路径规划的环境建模与路径存储方法


[0001]本专利技术涉及机器人路径规划，具体涉及一种用于可变形两态探测机器人路径规划的环境建模与路径存储方法。

技术介绍

[0002]机器人路径规划是机器人领域重要研究方向之一。该研究方向有着广泛的应用，例如：核电事故救援、工业喷涂、危险场所物资运输、物流配送、外星球科研探索等等。机器人路径规划主要分为全局路径规划和局部路径规划。全局路径规划需要掌握所有的环境信息，根据环境地图的所有信息进行路径规划；局部路径规划只需要由传感器实时采集环境信息，了解环境地图信息，然后确定出所在地图的位置及其局部的障碍物分布情况，从而选出从当前结点到某一子目标结点的最优路径。从获取障碍物信息是静态或是动态的角度看，全局路径规划属于静态规划(又称离线规划)，局部路径规划属于动态规划(又称在线规划)。
[0003]目前，机器人路径规划算法已被广泛研究，但这些算法大都基于固定形态机器人。固定形态机器人在处理复杂环境空间时往往表现不够理想。例如，受机器人已有外形大小限制，无法实现穿越狭窄通道的最优路径规划本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于可变形两态探测机器人路径规划的环境建模与路径存储方法，包括环境建模和基础路径规划，环境建模方面采用一种“二次栅格法”环境建模，基础路径规划工作通过已存在的蟑螂算法完成(见已授权专利ZL2017 1 0242657.2)；其中，所涉及真实机器人是通过变形技术改变其外观大小的机器人，其能通过变形穿越狭窄区域；其特征是所述环境建模与路径存储方法的步骤如下：步骤1：基于栅格法完成环境建模以真实工作空间图片信息为依据，建立一个X行Y列的栅格地图Map，栅格地图左上角被作为原点坐标，生成栅格地图密度为X
×
Y；其中单元格边长依据机器人原始态与真实工作空间的比例设计；初始状态下，栅格地图中障碍物区域的单元格被标记为“0”，称为“障碍物单元格”；可行区域单元格被标记为“1”，称为“可行单元格”，标记出发点位置S和目标点位置D；将栅格地图中的单元格作为集合元素，则栅格地图描述如下：上式中，参数(x,y)表示代表单元格坐标；i是单元格下标；参数m表示单元格是否为障碍物单元格；当e
i
·
m＝1，表示可行单元格；当e
i
·
m＝0，表示障碍物单元格；步骤2：通过蟑螂算法(见已授权专利ZL2017 1 0242657.2)完成路径规划得到基于当前栅格密度下的最优路径，由线性表Path记录，Path描述如下：上式中，a
i
表示规划好的，机器人将要行走的路径中的单元格；L表示路径长度；s是状态参数，表示机器人状态；a
i
·
s表示a
i
单元格的s参数；当a
i
·
s＝1，表示机器人处于原始态；当a
i
·
s＝2，表示机器人处于变形态；初始Path中所有元素的a
i
·
s均被赋值为1；步骤3：路径二次规划针对步骤2中已规划好的最优路径Path，完成二次规划，依次遍历Path中所有单元格a
i
(i＝1，
…
，L)；步骤4：路径压缩传输中央控制端将路径压缩后传送给机器人，压缩方法如下：p
i
＝((a
i
·
y
‑
1)
×
X+a
i
·
x)
×
10+a
i
·
s压缩后的路径Path
*
数据结构为一个线性表，描述为：Path
*
＝{p
i
|i＝1,2,
…
,L}步骤5：路径解压缩机器人得到压缩路径后，执行解压缩，方法为：上式中mod表示取模运算，div表示取整运算；步骤6：机器人执行解压缩后的路径机器人依据路径行进的同时，实现通过a
i
·
s参数完成变形或回复原始态的控制操作。2.根据权利要求1所述的用于可变形两态探测机器人路径规划的环境建模与路径存储方法，其特征是：步骤3路径二次规划执行如下操作：
步骤3.1：扫描单元格a
i(x,y)
在Map中邻近的三个单元格，e
(x,y
‑
1)
、e
(x
‑
1,y
‑
1)
、e
(x
‑
1,y)
；如果以上三个单元格均为可行单元格，则变形域T
i
构造如下：步骤3.2：如果变形域T
i
已生成，则依据线性表删除操作完成Path调整；判断：如果a
i+1(x,y)
∈T
i
为真，则执行：Path中删除a
i+1
元素，且L
←
L－1；步骤3.3：如果变形域T
i
已生成，则修改状态参数：a
i
·
s
←
2；意味着机器人在此处可变形为状态2。3.根据权利要求1所述的用于可变形两态探测机器人路径规划的环境建模与路径存储方法，其特征是该方法中各个步骤具体如下：步骤S101、基于栅格法完成环境建模：以真实工作空间图片信息为依据，建立一个X行Y列的栅格地图Map，栅格地图左上角被作为原点坐标，生...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋艳红，程乐，程紫晗，陈宇，陈雨暮，赵远哲，周华乔，
申请(专利权)人：江苏电子信息职业学院，
类型：发明
国别省市：