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一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法技术

技术编号:42183106 阅读:27 留言:0更新日期:2024-07-30 18:36
本发明专利技术涉及一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,包括以下步骤:确定救援机器人的引导路线,并根据途径区域是否受到灾害的持续影响将地图划分为静态区域和动态区域;构建用于救援机器人轨迹规划的强化学习网络,所述强化学习网络在静态区域基于效率奖励函数引导网络,以保证救援机器人的行驶效率,在动态区域基于自适应奖励函数引导网络,以应对变化的受灾区域;通过网络与环境的不断交互,利用强化学习网络生成救援机器人规划轨迹。与现有技术相比,本发明专利技术通过精细设计的差异化多目标奖励优化强化学习,在保证救援机器人作业效率的情况下,显著的提高了在局部受灾区域变化情况下的完成概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人轨迹规划领域,尤其是涉及一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法


技术介绍

1、随着智能算法的发展和机器人的高效作业能力,救援机器人用于应对危险且时间紧迫的灾区救援任务被给予了厚望。但由于复杂且多变的工作环境,能够规划一条合理且高效的施救轨迹是被救援机器人所需要的。

2、现有的轨迹规划算法有人工势场法、搜索算法和智能算法。人工势场法需要提前预定义障碍物的斥力函数和到达目的的引力函数,由于受灾区复杂的障碍物构成,这使得提前预定义可能遇见的所有障碍物类型是难以实现的,限制了斥力与引力函数的权衡设置。搜索算法又可以分为基于采样的搜索算法(概率路线图和重复探索随机树)和基于启发式的搜索算法(dijkstra算法和a*搜索方法)。基于采样的搜索算法尽管具备处理环境变化的情况,但是由于采用的随机性其应对环境变化的能力有限。基于启发式的搜索算法存在搜索效率和局部最优导致的目的地到达困难的矛盾。此外,与基于马尔科夫决策构建的智能决策算法一样,依赖与对地图的探索经验,对于变化的环境需要重新探索,显著降低了在高度变化的受灾区环境的适应性本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,所述引导路线为仅包含方向性和必须经过的勘测点的路线。

3.根据权利要求1所述的一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,所述效率奖励函数用于指导救援机器人快速到达救援区域,所述效率奖励函数依据救援机器人与救援区域之间的相对距离构建,且与相对距离成反向变化关系,表示为:

4.根据权利要求1所述的一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,所述自适应奖励函数用于...

【技术特征摘要】

1.一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,所述引导路线为仅包含方向性和必须经过的勘测点的路线。

3.根据权利要求1所述的一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,所述效率奖励函数用于指导救援机器人快速到达救援区域,所述效率奖励函数依据救援机器人与救援区域之间的相对距离构建,且与相对距离成反向变化关系,表示为:

4.根据权利要求1所述的一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,所述自适应奖励函数用于引导救援机器人应对变化的受灾区域,通过尽可能的遍历变化区域来保证到达率,所述自适应奖励函数包括方向适应性奖励和轨迹适应性奖励。

5.根据权利要求4所述的一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,在动态区域的中心点构建坐标系,将动态区域分割为四个部分,分别对应4个方向的探索,即前左、前右、后左以及后右,通过期望分布和实际分布的kl散度构建方向适应性奖励,公式如下:

6.根据权利要求4所述的一种自适应局部环境变化的救援机器人轨迹规划方法,其特征在于,所述轨迹适应...

【专利技术属性】
技术研发人员:孟强张琳陈虹
申请(专利权)人:同济大学
类型:发明
国别省市:

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