[发明专利]水下清淤机器人路径规划方法、装置、机器人和存储介质

说明书

本发明公开了一种水下清淤机器人路径规划方法、装置、机器人和存储介质，采用混合布谷鸟搜索和蝙蝠算法的方法，使清淤机器人在避障的同时能够以最短路径到达清淤目标点。清淤机器人到达目标点后，采用“S”字型对清淤区域进行全面清扫，并且利用几何算法完成避障。通过此水下清淤机器人的路径规划方法，从而完成自动化程度高，人力成本低，环保高效的水下清淤工作。

技术领域

本发明涉及路径规划技术领域，尤其是一种水下清淤机器人路径规划方法、装置、机器人和存储介质。

背景技术

近年来随着智能化技术的迅速发展和产业智慧级的不断推进，智能移动机器人在越来越多的领域里得到了广泛应用，如货物搬运、智慧生产、智能生活、异常环境探测、水下作业等等。

目前，在海洋或河道活动中，由于人自身的局限性，利用自主移动机器人来完成水下作业已经成为必然的趋势了，由于水下清淤机器人携带资源有限，且水下的工作环境复杂，不可预测。为使得水下清淤机器人能够有效的避开障碍物并且高效的完成清淤任务，其水下路径规划技术研究显得十分关键了。

水下路径规划方法有人工势场法、A＊搜寻算法、可视图法等。虽然它们在水下路径规划中都取得了不错的成效，但大多数都是应用在无障碍或者静态障碍物的环境下，对于水下存在的动态障碍物未能有效解决，并且单独使用一种算法会避免不了该算法中存在的某种缺陷，寻找到的路径可能不是全局最优。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种水下清淤机器人路径规划方法、装置、机器人和存储介质，采用混合布谷鸟搜索和蝙蝠算法的方法，使清淤机器人在避障的同时能够以最短路径到达清淤目标点。清淤机器人到达目标点后采用S形对清淤区域进行全面清扫，并且利用几何算法完成避障。通过此水下清淤机器人的路径规划方法，从而完成自动化程度高，人力成本低，环保高效的水下清淤工作。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提出了一种水下清淤机器人路径规划方法，包括：

根据水下环境初始化蝙蝠种群的参数，并初始化清淤机器人起始点和清淤目标点的位置；

判断起始点和清淤目标点之间的最短连线是否有静态障碍物，并通过采用混合后的布谷鸟搜索和蝙蝠算法来得出全局最优路径；

清淤机器人沿着全局最优路径向清淤目标点移动，并在其移动过程中判断是否存在动态障碍物以实现避障；

清淤机器人到达清淤目标点后，确定其自身的坐标和清淤挖掘点的坐标，并根据欧式公式计算出距离其自身最近的淤泥挖掘区域，其余的淤泥挖掘区域按照S形航线完成清淤，且在清淤过程中利用几何算法进行避障。

进一步，所述蝙蝠种群的参数包括蝙蝠种群的大小、频率f_i、脉冲发射率r_i、响度A_i，其中频率f_i、脉冲发射率r_i以及响度A_i的计算公式为：

f_i＝f_min+(f_max-f_min)β

其中，f_min和f_max为蝙蝠发出的最小频率和最大频率，取值范围为[0，1]；α和γ是常数，α和γ的取值范围分别为[0，1]、[0，+∞]，通常各取0.9。

进一步，所述通过采用混合后的布谷鸟搜索和蝙蝠算法来得出全局最优路径，包括：

根据水下环境产生蝙蝠以及蝙蝠巢穴的数量，运用布谷鸟搜索得出当前随机蝙蝠巢穴位置的局部路径最优解并保留，将局部路径最优解作为蝙蝠算法的输入，更新蝙蝠位置并优化，输出全局最优路径。