[发明专利]一种基于改进人工势场法的消防移动机器人路径规划方法及系统

权利要求书

1.一种基于改进人工势场法的消防移动机器人路径规划方法，其特征在于，所述基于改进人工势场法的消防移动机器人路径规划方法，包括：

步骤S1、获取火灾的坐标点作为火灾点；

步骤S2、获取距离火灾点在预设范围内的消防移动机器人的坐标点，并统计获取的消防移动机器人的总数量；

步骤S3、根据获取的消防移动机器人的总数量和火灾点设置目标点，并建立目标点和消防移动机器人之间的对应关系；

步骤S4、读取预存的环境信息，采用改进人工势场法计算消防移动机器人对应的合力，包括：

步骤S41、读取预存的环境信息，统计障碍物的坐标集合；

步骤S42、根据障碍物的坐标集合建立引力场U_att(q)和斥力场的势场函数；

步骤S43、将势场函数的负梯度定义为人工力，引力F_att(q)为引力场U_att(q)的负梯度，斥力为斥力场的负梯度；

步骤S44、建立火灾点对消防移动机器人的斥力场U_repd(q)和斥力F_repd(q)；

步骤S45、建立消防移动机器人之间的斥力场和斥力

步骤S46、计算合力场U(q)和合力F(q)为：

其中，n为障碍物的总个数，N为获取的消防移动机器人的总数量，m为n个障碍物中的第m个障碍物，z为N-1个消防移动机器人中的第z个消防移动机器人；

步骤S5、判断消防移动机器人是否陷入局部极小点，若陷入局部极小点则采用模拟退火算法逃离局部极小点，然后执行步骤S4；否则直接执行步骤S6；

步骤S6、将计算得到的合力F(q)发送至对应的消防移动机器人，供对应的消防移动机器人根据该合力F(q)运动，判断运动后的消防移动机器人是否达到对应的目标点，若已达到目标点则执行灭火作业；否则重新执行步骤S4；

其中，所述采用模拟退火算法逃离局部极小点，包括：

步骤S55、获取陷入局部极小点的消防移动机器人当前的坐标点q_x，并在坐标点q_x附近选择一个随机点q_y；

步骤S56、计算坐标点q_x和随机点q_y的合力场U(q_x)和U(q_y)；

步骤S57、若U(q_x)≥U(q_y)，则控制消防移动机器人运行至随机点q_y，并执行步骤S58；否则根据以下公式计算概率P：

其中，T为模拟退火算法的温度参数，若P₀≤P则表示概率通过，控制消防移动机器人运行至随机点q_y，并执行步骤S58；若P₀P则表示概率不通过，执行步骤S55；其中P₀为随机数；

步骤S58、将消防移动机器人当前的坐标点和进入局部极小点的起始坐标点的合力场进行比较，若当前的坐标点的合力场大于起始坐标点的合力场，则更新温度参数T并执行步骤S55；否则表示成功逃离局部极小点，并结束。