[发明专利]一种移动机器人可视范围覆盖路径规划方法

权利要求书

1.一种移动机器人可视范围覆盖路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将摄像头可视范围抽象为扇形平面，从而利用扇形平面对地图进行几何填充；

S1-1，确定作业全局信息，对所述作业场景进行栅格化后获得全局栅格地图；

S1-2，在所述全局栅格地图内随机产生若n个可视范围节点，n≥1；

S1-3，使用虚拟势场法计算可视范围内节点所受合力；得到可视范围节点在地图中的覆盖结果；

所述S1-3包括：

S-A，对于每个可视范围节点，将其周围栅格地图单元格划分为引力节点与斥力节点两类；

S-B，移动阶段：以可视范围节点的圆心为受力点，计算可视范围节点所受合力，可视范围节点沿合力方向产生对应时间步长内的位移量；

S-C，旋转阶段：以可视范围节点的质心为受力点，再次计算可视范围节点所受合力，可视范围节点绕圆心旋转对应时间步长内的角位移量；

S-D，判断是否满足迭代停止条件，若满足，则停止迭代；若不满足，则跳转执行步骤S-A；

所述迭代停止条件为是否满足设置的迭代次数或设置的覆盖率；

S2，根据S1得到的可视范围节点在地图中的覆盖结果进行路径规划：将覆盖结果转化为旅行商问题进行求解，按照遍访顺序进行路径规划。

2.根据权利要求1所述的一种移动机器人可视范围覆盖路径规划方法，其特征在于，所述摄像头包括：

摄像头安装于移动机器人中心位置，且摄像头朝向与移动机器人朝向一致；

通过摄像头参数将某一位姿下的移动机器人可视范围节点a_i抽象为一个四元组(s_i，r，α_i，θ)来表示，其中s_i为当前位姿下移动机器人在静态地图中的坐标，r为当前摄像头的可视距离，θ为当前摄像头在水平方向的可视角度，α_i为当前摄像头朝向。

3.根据权利要求1所述的一种移动机器人可视范围覆盖路径规划方法，其特征在于，所述移动阶段包括：

对于某一可视范围节点a_i，将距离其圆心距离小于第一参数d₁，且不被其占据的单元格点称作邻居节点p_ij，为分析可视范围节点a_i的移动变化，考虑其圆心s_i所受来自p_ij的作用力，可表示为：

其中，F_ij表示某一邻居节点p_ij对可视范围节点a_i的圆心s_i产生的作用力，d_ij1表示s_i与p_ij的欧氏距离，τ_ij1表示s_i与p_ij的相对方位角，w_r1为斥力系数，w_a1为引力系数；

对于任一可视范围节点a_i，令其共有n个邻居节点，则其圆心s_i受到的合力为：

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4.根据权利要求3所述的一种移动机器人可视范围覆盖路径规划方法，其特征在于，还包括：

根据运动学公式可得，受力后可视范围节点a_i的速度υ_i如下：

其中，min(·，·)表示取其中的最小值，m为可视范围节点质量参数，Δt为时间步长参数，为移动速度上限；

将υ_i分别沿世界坐标系x方向和y方向分解为和/则每轮迭代可视范围节点在x方向和y方向的位移可表示为：

由此可完成每轮迭代可视范围节点的位置更新。