一种基于移动机器人的辐射环境探测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于移动机器人的辐射环境探测方法和系统，所述方法包括：通过已知的障碍物信息构建目标区域的二维环境地图；获取起点和终点坐标，以及需要优化的路径点个数；基于已知的障碍物信息构建避障约束，并以路线长度最短为目标建立全局路径规划的目标函数；以路径点为参量，通过改进的社交网络搜索算法求解全局路径规划的目标函数，得到全局最优路径。本发明专利技术基于已知的障碍物信息构建避障约束，并以路线长度最短为目标建立全局路径规划的目标函数，通过协作搜索算法来改进社交网络搜索算法，形成混合智能优化算法来求解目标函数，在保障求解速度的同时提高解的质量，从而提高辐射探测的效率。从而提高辐射探测的效率。从而提高辐射探测的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动机器人的辐射环境探测方法和系统


[0001]本专利技术属于机器人辐射探测路径规划领域，具体涉及一种基于移动机器人的辐射环境探测方法和系统。

技术介绍

[0002]辐射环境探测是核设施运行、辐射应急处理、环境质量监测等研究方向的重要内容。放射性物质在放射性衰变过程中发射出的粒子或射线带来的辐射量超过一定范围就会对环境中的人、物造成影响。因此，为了避免人工进行辐射探测带来的健康损害风险，通过移动机器人、无人机等先进设备搭载辐射探测仪对目标区域进行辐射探测具有重要现实意义。
[0003]基于移动机器人进行辐射探测时，如何准确地进行移动机器人的路径规划成为首先要考虑的问题。目前已出现一些基于移动机器人的辐射探测可以实现路径自主规划，比如申请号为CN107328418A的专利技术专利公开了一种移动机器人在陌生室内场景下的核辐射探测路径自主规划方法，其通过全局代价地图生成全局路径规划路线，规划出的路为线蛇形盘管状，将待测区域全部覆盖，但是该路径规划方式主要适用于核设施正常运行时或日常环境质量监测，并不适用于辐射应急处理等场景。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于移动机器人的辐射环境探测方法，用于规划移动机器人的探测路径，所述移动机器人上搭载有环境感知设备和辐射探测仪，其特征在于，所述方法包括：通过已知的障碍物信息构建目标区域的二维环境地图；获取起点和终点坐标，以及需要优化的路径点个数；基于已知的障碍物信息构建避障约束，并以路线长度最短为目标建立全局路径规划的目标函数；以路径点为参量，通过改进的社交网络搜索算法求解全局路径规划的目标函数，得到全局最优路径。2.根据权利要求1所述的基于移动机器人的辐射环境探测方法，其特征在于，所述基于已知的障碍物信息构建避障约束，并以路线长度最短为目标建立全局路径规划的目标函数具体包括：设需要优化的路径点个数为Z，起点和终点坐标分别为（x0,y0）、（x
Z+1
，y
Z+1
），路径点坐标集合为{（x
z
,y
z
）|z=1,2,...,Z}；全局路径规划的目标函数F的表达式为：；其中，ω为惩罚系数，Q(t)为避障约束的惩罚函数，t=1,2,
…
,T，T为障碍物总数，r
t
为第t个障碍物的半径，（a
t
,b
t
）为第t个障碍物的圆心坐标，H为安全距离。3.根据权利要求2所述的基于移动机器人的辐射环境探测方法，其特征在于，所述通过改进的社交网络搜索算法求解全局路径规划的目标函数，得到全局最优路径具体包括：在路径点的解空间内初始化社交网络搜索算法的种群，并将种群作为协作搜索算法的团队；以所述目标函数为适应度函数，计算各个个体的适应度，并从中选择适应度较小的M个个体作为领导者；以一定的概率随机选择进入模仿、对话、争论或创新中的任意一种行为模式进行种群位置更新；其中，在对话行为模式中引入协作搜索算法的团队沟通思想进行种群位置更新；重复以上过程并进行迭代运算，直到满足迭代停止条件，输出最优解。4.根据权利要求3所述的基于移动机器人的辐射环境探测方法，其特征在于，所述在对话行为模式中引入协作搜索算法的团队沟通思想进行种群位置更新具体包括：
；其中，分别代表从M个领导者中随机选取的一个个体的知识、M个领导者的集体知识、所有个体的集体知识，R表示个体i与随机选择的个体j的交互效果，为第j个个体的第d维数据在第k次次迭代时的位置；分别为第i个个体的第d维数据在第k次、k+1次迭代时的位置，在0~1范围内生成均匀分布的随机数，为M个领导者中随机选取的一个个体的历史最优解，b为从{1,2,
…
,M}中随机选取的一个序号；为第m个个体的位置，m=1,2,<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭江华，赵福云，汪维伟，吕卓航，宋永娟，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：