[发明专利]基于组合个体差分演化的机器人路径规划方法

权利要求书

1.基于组合个体差分演化的机器人路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对机器人路径规划区域的环境进行建模，得到路径规划区域的地图，然后对地图进行栅格化；

步骤2，用户初始化参数，所述初始化参数包括路径的关键节点数量D，种群大小Popsize，最大评价次数MAX_FEs，杂交率Cr和缩放因子F；

步骤3，当前演化代数t＝0，当前评价次数FEs＝0；

步骤4，输入机器人路径规划的起始点坐标，然后输入机器人路径规划的终止点坐标；

步骤5，随机产生初始种群其中：下标i＝1,2,...,Popsize，并且为种群P_t中的第i个个体，存储了D个关键节点的横坐标和纵坐标；

步骤6，计算种群P_t中每个个体的适应值；然后令当前评价次数FEs＝FEs+Popsize；

步骤7，保存种群P_t中的最优个体Best^t；

步骤8，令计数器ki＝1；

步骤9，如果计数器ki大于种群大小Popsize，则转到步骤15，否则转到步骤10；

步骤10，执行基于组合基础个体的操作算子产生一个试验个体其步骤如下：

步骤10.1，令计数器mj＝1；

步骤10.2，在[1,2×D]之间随机产生一个正整数jRand；

步骤10.3，在[1,Popsize]之间随机产生两个不相等的正整数RI1和RI2；

步骤10.4，如果个体的适应值比个体的适应值更优，则令RI1＝RI2，否则保持RI1不变；

步骤10.5，在[0,1]之间产生了一个服从均匀分布的随机实数W，然后令组合基础个体

步骤10.6，在[1,Popsize]之间随机产生两个互不相等的正整数RI3和RI4；

步骤10.7，如果计数器mj小于或等于2×D，则转到步骤10.8，否则转到步骤11；

步骤10.8，在[0,1]之间产生一个随机实数r1，如果r1小于杂交率Cr或者计数器mj等于jRand，则转到步骤10.9，否则转到步骤10.12；

步骤10.9，

步骤10.10，获取所对应的关键节点的坐标TPU，如果坐标TPU所在地图中的位置标记有障碍物，则随机产生的值直到所对应的关键节点的坐标在地图中的位置没有标记障碍物；

步骤10.11，转到步骤10.13；

步骤10.12，

步骤10.13，令计数器mj＝mj+1，然后转到步骤10.7；

步骤11，对试验个体执行局部搜索，具体步骤如下：

步骤11.1，对试验个体进行解码得到D个关键节点的坐标：TP₁,TP₂,...,TP_D；

步骤11.2，令TP₀为机器人路径规划的起始点坐标，并令TP_D+1为机器人路径规划的终止点坐标；

步骤11.3，令计数器STB＝0；

步骤11.4，令计数器BN＝0，并令计数器tpi＝0；

步骤11.5，在TP_tpi与TP_tpi+1之间进行插值得到一条直线；如果TP_tpi与TP_tpi+1之间插值得到的直线上存在着一个点的坐标在地图中标记有障碍物，则令BN＝BN+1，并令STB＝tpi，否则保持BN和STB不变；

步骤11.6，令计数器tpi＝tpi+1；

步骤11.7，如果tpi大于D，则转到步骤11.8，否则转到步骤11.5；

步骤11.8，如果BN大于0并且BN小于3则转到步骤11.9，否则转到步骤12；

步骤11.9，如果STB等于0，则令STB＝STB+1，否则保持STB不变；

步骤11.10，令最大局部搜索次数Max_Rand＝300；

步骤11.11，令计数器kj＝1；

步骤11.12，如果kj大于Max_Rand，则转到步骤12，否则转到步骤11.13；

步骤11.13，随机产生试验个体中第STB个关键节点的坐标；

步骤11.14，令计数器kj＝kj+1，并令TP_STB为试验个体中第STB关键节点的坐标；

步骤11.15，如果TP_STB与TP_STB+1之间插值得到的直线上存在着一个点的坐标在地图中标记有障碍物，则转到步骤11.12，否则转到步骤11.16；

步骤11.16，如果TP_STB-1与TP_STB之间插值得到的直线上存在着一个点的坐标在地图中标记有障碍物，则转到步骤11.12，否则转到步骤12；

步骤12，计算试验个体的适应值，并令当前评价次数FEs＝FEs+1；

步骤13，按以下公式在个体与试验个体之间选择更优者进入下一代种群：

步骤14，令计数器ki＝ki+1，然后转到步骤9；

步骤15，保存种群P_t中的最优个体Best^t，并令当前演化代数t＝t+1；

步骤16，重复步骤8至步骤15直至当前评价次数FEs达到MAX_FEs后结束，将执行过程中得到的最优个体Best^t解码为D个关键节点的坐标，即可得到机器人的规划路径。