[发明专利]一种基于智能体的可移动装置有限空间路径生成方法

说明书

本发明公开了一种基于智能体的可移动装置有限空间路径生成方法，支持可移动装置在有限空间的路径生成问题。步骤如下：1.空间智能体封装。利用正六边形栅格对可移动装置的空间环境进行分割与封装，每个栅格作为一个空间智能体，代表一块空间区域。2.可移动装置智能体封装。将可移动装置移动中的形状简化为圆形，并定义其从起始位置向目标位置移动的偏离函数f_goal。3.构建多智能体的路径生成框架。将每个可移动装置智能体的总体移动描述为奔向目标行为和避障行为。4.基于空间智能体选择的路径确定。定义可移动装置智能体路径生成的确定函数，并根据确定函数选择下一个空间智能体。5.消解空间智能体冲突。采用等待或绕行策略来消解空间智能体冲突。

所属技术领域

本发明提供一种基于智能体的可移动装置的有限空间路径生成方法，尤其指一种基于智能体的路径生成方法，将空间和移动装置封装为智能体，通过改进A-Star(A*)方法生成可移动装置在有限空间的移动路径，属于工业工程领域。

背景技术

可移动装置，如汽车、移动机器人等的移动路径生成问题一直以来受到人们的广泛关注。当可移动区域较大时，将可移动装置视为质点进行研究。但当可移动装置在有限空间内移动时，障碍物的尺寸以及可移动装置的尺寸均会影响可移动装置的移动效率，因此不能视为质点展开研究。由于路径规划具有典型的NP-hard特性，有效的搜索方法可以得到最优的移动路径，目前使用最多的路径搜索方法是A*搜索方法，但在形状不规则或者有障碍物的作业区域内进行路径搜索时表现出一定的局限性。为此，本发明采用智能体方法，将空间和可移动装置封装为智能体，并采用集成改进A*方法，通过智能体协同获取可移动装置在有限空间的移动路径。

发明内容

本发明的目的是为考虑空间约束的可移动装置提供有效的全局寻优的路径生成方法，使可移动装置在有限空间内寻找最优的移动路径，缩短移动时间，提高移动效率。

本发明提出了一种基于智能体的可移动装置有限空间路径生成方法，主要包含以下步骤：

步骤一：空间智能体封装。

本发明利用正六边形栅格对可移动装置的空间环境进行分割与封装，每个栅格作为一个空间智能体，代表一块空间区域，从而获得高效移动方向。

1)空间智能体的位置

L＝{l|l＝[x,y]^T,0≤x≤X,0≤y≤Y}

X,Y分别表示整个空间行坐标与列坐标的最大值。

2)空间智能体的状态

C＝{-1,0,1}

-1表示固定占用空间，该空间的状态为一直不可用；0表示临时占用，并假设该空间在有限的时间t后可变为可用状态；1表示该空间可用。

3)空间智能体的邻居

L^k(x_k,y_k)表示某一空间智能体的位置，L^k+1(x_k+i,y_k+i)表示该空间智能体的邻居坐标，则该空间智能体的邻居的集合为：

其中，f(L^k(x_k,y_k),L^k+1(x_k+i,y_k+i))表示两个智能体之间是否存在邻居关系的函数，R为可移动装置包络圆型的半径，d为可移动装置间的安全距离。在整个可移动装置的路径生成中，空间智能体通过其自身状态属性影响着可移动装置的路径搜索结果。从起始点S_(i,j)移动到目标点G_(i,j)的过程中，每个空间智能体都有可能成为可移动装置路径生成中的某一个路径点，所有搜索到的空间智能体构成可移动装置移动的路径。