[发明专利]一种基于改进的跳点搜索算法移动机器人路径规划方法

说明书

本发明公开了一种基于改进的跳点搜索算法移动机器人路径规划方法，先从正方向进行节点扩展，对于直线方向和对角线方向，按规则裁剪掉所有符合条件的节点，对扩展节点的邻节点进行裁剪后，寻找强制邻节点，并根据强制邻节点位置找到跳点，正方向搜索到跳点后，切换为反方向搜索，直到正反方向搜索到的跳点出现重合时，说明此时发现一条完整路径，本发明机器人在路径规划时，从起始点和目标点两个方向利用跳点搜索算法同时进行路径搜索，在路径规划时，减少了算法运行过程中计算的节点，路径规划时间大大减少，内存消耗降低，因此机器人的寻路效率大大提高，其有效减少机器人寻路时间，提高机器人寻路效率。

技术领域

本发明属于移动机器人导航领域，特别涉及一种基于双向跳点搜索算法的移动机器人路 径规划方法。

背景技术

在移动机器人自主导航中，路径规划是其关键技术之一。移动机器人的路径规划是指机 器人根据已知信息计算出一条能够使其能从起点位置到达终点位置，且能够避开障碍物和能 满足各种性能指标的一条路径。移动机器人想要缩短到达目标点的时间和减少移动到目标点 的行走路径长度，在导航的时候就必须找到一条能够满足要求的最优路径算法，常用的路径 规划算法如人工势场法、模糊逻辑算法、Dijkstra算法和A*算法。近年来，国内外学者也提 出很多智能算法，例如遗传算法、粒子群算法、蚁群算法。因A*算法在搜索路径的时候具有 较好的实时性，所以在机器人导航中的应用比较广泛。但是A*算法存在很多的问题，如A* 算法在搜索路径的时候，需要一直查询OpenList和CloseList中的节点，A*算法在运行中的 时间大部分浪费在节点的排序和查询节点状态上，若地图过大，就会导致A*算法在搜索路径 的时候花费时间过多，导致实时性受到影响。

针对A*算法的缺点，Daniel Harabor等人提出了跳点搜索(JPS)算法，跳点搜索算法是一 种对A*算法优化的新型启发式算法，在路径搜索的时候，裁剪掉没有意义的节点，只留下一 些特殊的节点，当查询到目标点时，只需要将这些特殊的节点连接起来就是一条完整的路径。 赵晓等将跳点搜索算法应用于移动机器人中，验证了这种算法在移动机器人的导航中的效果 要优于传统A*算法。但在大型地图实验中发现，即便筛选掉大部分节点，路径搜索时计算的 节点依然较多，这会导致搜索时间较长，内存消耗严重。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于改进的跳点搜索算法 移动机器人路径规划方法，能有效减少机器人寻路时间，提高机器人寻路效率。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于改进的跳点搜索算法移动机器人路径规划方法，包括以下步骤：

步骤1，将初始点和目标点传输给机器人，机器人将初始点和目标点放进OpenList1和 OpenList2中；

步骤2，机器人在格栅地图上先从正方向进行节点扩展，扩展节点分为直线方向和对角 线方向，对于直线方向，将根据如下规则裁剪掉所有符合条件的节点n；

len(p(x),…,n\x)≤len(p(x),x,n)

其中，len表示路径长度，p(x),…,n表示从L到n的路径长度，p(x)表示x的父节点， n表示n节点，x表示x节点；

对于对角线方向，将根据如下规则裁剪掉所有符合条件的节点n；

len(p(x),L,n\x)＜len(p(x),x,n)

根据如上规则，将裁剪后剩下的节点称为自然邻节点；

步骤3，对扩展节点的邻节点进行裁剪后，将根据如下规则寻找强制邻节点，并根据强 制邻节点位置找到跳点，并将跳点放进OpenList1中，

len(p(x),x,n＞)＜len(＜p(x),L,n＞\x)