基于动态场景结构膨胀感知的路径规划算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于动态场景结构膨胀感知的路径规划算法。首先，通过栅格地图的稀疏拓扑结构图使随机树的扩展更具方向性，采用改进的双向快速搜索随机树算法得到初始路径，减少移动机器人的寻路时间。其次，根据动态障碍物的大小和数量、静态障碍物之间的最短距离和地图的大小，通过自适应算子建立机器人的膨胀模型，让其在动态的场景下预碰撞到移动的障碍物。最后，基于随机采样算法得到的规划路径特点，构建移动机器人的运动模型。本发明专利技术大大缩短路径规划的时间，有效的解决了室内环境下机器人路径规划时间长以及狭长空间无法快速进行路径规划的问题。具有很强的实时性和灵活性，可以在动态的场景中有效的进行避障导航。可以在动态的场景中有效的进行避障导航。可以在动态的场景中有效的进行避障导航。

【技术实现步骤摘要】
基于动态场景结构膨胀感知的路径规划算法


[0001]本专利技术涉及机器人自动路径规划
，尤其涉及一种基于动态场景结构膨胀感知的路径规划算法。

技术介绍

[0002]如今智能机器人的应用已经越来越受到人们的关注。为了能够在复杂的场景中完成特定的任务，需要移动机器人具有自主导航的能力。路径规划技术作为自主导航的核心技术之一，目的是为了让移动机器人在有障碍物的环境中能够快速并且无碰撞的从起始位置移动到目标位置。在目前的生产生活中，场景通常都会包含移动的障碍物。在面对动态场景时，目前已有的局部路径规划算法往往很难快速的做出反应并且重新规划路径，对环境变化的适应性较低，导致无法对室内的突发情况进行判断以及处理。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于动态场景结构膨胀感知的路径规划算法，首先，该算法通过栅格地图的稀疏拓扑结构图使随机树的扩展更具方向性，在此基础上，该算法采用改进的双向快速搜索随机树算法得到初始路径，减少移动机器人的寻路时间。其次，该算法根据动态障碍物的大小和数量、静态障碍物之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态场景结构膨胀感知的路径规划算法，其特征在于：具体包括如下步骤：(1)根据实际场景建立栅格地图；(2)利用Harris角点检测算法得到轮廓骨架中的特征点，并通过自适应阈值消除冗余的特征点，保留下来的特征点成为稀疏拓扑节点；(3)通过稀疏拓扑节点构建稀疏化拓扑结构图，并通过双向快速搜索随机树算法对拓扑结构图计算出初始路径；(4)设定移动机器人自适应膨胀模型和运动模型使其在动态场景中进行移动仿真并进行障碍物提前感知；(5)未感知到动态障碍物时，移动机器人继续按照步骤(3)中的规划路径进行移动；(6)在感知到动态障碍物时，移动机器人进行路径重规划，其起点为当前节点，终点为当前节点向后探索W个节点，如果是由稀疏化拓扑结构图构成的路径，则为W个稀疏拓扑节点；(7)在进行路径重规划时根据步骤(6)的起止点并采用最优双向快速搜索随机树法，快速规划出新的路径；(8)把新的路径与原先的路径进行融合，移动机器人在融合后的路径上继续移动同时重复进行步骤(7)。2.根据权利要求1所述的一种基于动态场景结构膨胀感知的路径规划算法，其特征在于：步骤(1)所述的根据实际场景建立栅格地图，具体如下：对于实际场景建立一个二维的直角坐标系XOY，同时将实际场景划分成M
×
N的二维栅格地图，其中M表示所述栅格地图的横向栅格数，N表示栅格地图的纵向栅格数。3.根据权利要求2所述的一种基于动态场景结构膨胀感知的路径规划算法，其特征在于：步骤(2)所述的利用Harris角点检测算法得到轮廓骨架中的特征点，并通过自适应阈值消除冗余的特征点，保留下来的特征点成为稀疏拓扑节点，具体如下：根据栅格地图的大小采用如下公式对所获得的角点进行自适应选取：其中a为仿真栅格地图的高，b为仿真栅格地图的宽，ε为地图大小的数量级，以当前特征点为圆心、Threshold为半径，在其所组成的圆内，剔除圆心以外的特征点。4.根据权利要求3所述的一种基于动态场景结构膨胀感知的路径规划算法，其特征在于：步骤(3)所述的通过稀疏拓扑节点构建稀疏化拓扑结构图，并通过双向快速搜索随机树算法对拓扑结构图计算出初始路径，具体方法如下：(3.1)：所有闭合环路生成为一颗树；(3.2)：在交叉支路上定义稀疏拓扑节点的父节点为parent1，parent2，
……
，parent
n
，以这样的方式生成一颗树；(3.3)：统计由稀疏拓扑节点所组成的所有可行路径，并对其进行比较，选取长度最短的作为初始路径；(3.4)：当起点和最近的稀疏拓扑节点的子节点的连线穿过障碍物时，令起点为最近...

【专利技术属性】
技术研发人员：金兢，俞晨辉，廖志伟，赵玲娜，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：