[发明专利]一种安防机器人全覆盖遍历巡逻路径的规划方法

权利要求书

1.一种安防机器人全覆盖遍历巡逻路径的规划方法，其特征是，包括以下步骤：

构造安防机器人的混沌路径控制器并求解每个时刻机器人的遍历规划轨迹：首先将Arnold混沌方程与安防机器人运动学方程相结合来构造混沌路径控制器，然后利用二阶龙格-库塔法对其进行离散化处理，最后基于给定初始值求解每个时刻机器人的遍历规划轨迹；

在Arnold混沌方程中选择高覆盖率变量进行构造安防机器人的混沌路径控制器：针对覆盖率，对不同变量构造混沌路径规划器的遍历效果进行比较，选择高覆盖率的变量进行构造安防机器人的混沌路径控制器；

构造高覆盖率候选集：在给定运行区间内，选择具有高覆盖率的机器人初始值，构造高覆盖率初始值候选集，用以使候选集能够覆盖整个运行区间；

设计压缩映射变换算法：将混沌路径控制器产生的遍历覆盖轨迹，进行压缩变换，映射到指定起点，产生连续的全覆盖遍历巡逻轨迹；

生成安防机器人全覆盖遍历巡逻路径：在给定运行区域内，任意给定一个起点，根据所设计的压缩映射变换算法，产生连续的全覆盖遍历轨迹，从而完成安防机器人的巡逻任务。

2.如权利要求1所述的一种安防机器人全覆盖遍历巡逻路径的规划方法，其特征是，所述构造安防机器人的混沌路径控制器并求解每个时刻机器人的遍历规划轨迹的过程具体为：

Arnold混沌方程是一个连续的非线性动力学系统，其三维表达式为：

其中，A、B和C是常数，用以控制系统的变换状态，x,y,z是系统的三个变量；

选用A＝1，B＝0.5，C＝0.5时的Arnold混沌方程来构造安防机器人混沌路径控制器：

安防机器人的运动学方程为：

其中，(x_r,y_r)为机器人的轨迹点；v(t)为机器人线速度；w(t)为机器人角速度；

从Arnold混沌方程(2)中任意选择一个变量，x,y,或z，这里假设选择变量z，与安防机器人运动学方程(3)相结合，所构造的混沌路径控制器为：

利用二阶龙格-库塔法，求解公式(4)中的五个一阶微分方程，将其离散化成以下形式：

公式(4)中离散化系数为：

则所求得离散化公式为：

h是迭代步距；

给定初始值(x₀,y₀,z₀,x_r.0,y_r.0)，则根据公式(6)和(7)推导出机器人每个时刻的移动轨迹(x_r.n,y_r.n)，其中(x₀,y₀,z₀)是系统处于混沌状态时的初始值，(x_r.0,y_r.0)是机器人在给定环境里面的初始值。

3.如权利要求2所述的一种安防机器人全覆盖遍历巡逻路径的规划方法，其特征是，所述在Arnold混沌方程中选择高覆盖率变量进行构造安防机器人的混沌路径控制器的过程具体为：

覆盖率用符号Coverage_rate表示，定义为机器人已经遍历覆盖过的区域Ω_C与总的工作区域Ω_mn的比例关系：

在系统参数、迭代步数相同的情况下，对Arnold混沌方程中3个变量所构造的混沌路径控制器在多个不同起点下所产生的遍历覆盖轨迹的覆盖率情况进行统计，迭代次数为n次，n为大于1的正整数，并对不同起点所得到的三个变量的覆盖率求取了平均值和标准差；

覆盖率最高的变量标准差也最小，利用这个变量构造混沌机器人路径控制器。