[发明专利]移动机器人全局路径规划与局部路径规划融合方法及设备

说明书

本发明公开了移动机器人全局路径规划与局部路径规划融合方法及设备，利用改进后的全局路径规划A*算法在栅格地图上规划全局路径；改进后的全局路径规划A*算法为在全局路径规划A*算法的成本评价函数中集成有节点角度信息和节点距离信息的算法；采用平滑策略对全局划路径进行平滑处理，得到平滑后的全局路径；利用融合算法从平滑后的全局路径上选取局部路径规划的目标，使得规划路径接近平滑后的全局路径，完成全局路径规划与局部路径规划融合；融合算法为改进后的全局路径规划A*算法与局部路径规划动态窗口法融合得到的算法。本发明能够解决现有路径规划方法中移动机器人规划路径效率低、拐点频繁和无法躲避未知障碍物的问题。

技术领域

本发明属于移动机器人路径规划技术领域，具体涉及移动机器人全局路径规划与局部路径规划融合方法及设备。

背景技术

在智能机器人领域，路径规划问题占据着重要地位。路径规划问题指在有障碍物的环境中，在满足距离、计算时间、通信延迟和能量消耗等优化条件的前提下，寻找从机器人初始位置到期望位置的安全路径。在真实场景下，机器人进行路径规划，首先要明白本体处于环境中的什么位置，同时在规划好路径后，设置机器人角速度和线速度，机器人会顺利完成任务。全局路径规划前环境已经确定好，而局部路径规划则不确定，需要利用传感器对环境进行实时扫描，掌握环境完整信息。

目前，A*算法是常用的全局路径规划算法。全局路径规划通常是面向目的地，根据已知环境，要求机器人找到连接起点和终点的完整路径。但是传统的方法存在实时性差和路径转折点较多的问题，在实际环境中难以避免出现未知障碍物，机器人要在未知环境中仍能顺利到达终点，则需要涉及局部路径规划，达到避开障碍物的目的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了移动机器人全局路径规划与局部路径规划融合方法及设备，其目的在于解决现有路径规划方法中移动机器人规划路径效率低、拐点频繁和无法躲避未知障碍物的问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种移动机器人全局路径规划与局部路径规划融合方法，包括：

利用改进后的全局路径规划A*算法在栅格地图上规划全局路径；所述改进后的全局路径规划A*算法为在全局路径规划A*算法的成本评价函数中集成有节点角度信息和节点距离信息的算法；

采用平滑策略对所述全局划路径进行平滑处理，得到平滑后的全局路径；

利用融合算法从所述平滑后的全局路径上选取局部路径规划的目标，使得所述规划路径接近所述平滑后的全局路径，完成全局路径规划与局部路径规划融合；所述融合算法为所述改进后的全局路径规划A*算法与局部路径规划动态窗口法融合得到的算法。

进一步地，所述改进后的全局路径规划A*算法的表达式为：

其中，

公式中，x和y分别代表横坐标和纵坐标；f(n)为当前位置n的成本评价函数；g(n)为机器人从初始位置到当前位置n的实际成本；h(n)为机器人从当前位置n到目标位置的估计成本；d_nt是当前节点n与目标之间的长度；d_st是起点与目标之间的长度；h(p)是当前节点n的父节点的启发式函数；β为节点方向角，表示起始点到当前节点n的向量与节点n指向目标点的向量之间的夹角。

进一步地，所述利用改进后的全局路径规划A*算法在栅格地图上规划全局路径，具体为：

步骤1.1，设定open列表和close列表，分别存储没有访问过的节点信息和已经访问过的节点信息；