[发明专利]一种基于A*算法改进的塔机吊运路径规划方法及装置

说明书

本发明涉及塔机自动控制技术领域，具体公开了一种基于A*算法改进的塔机吊运路径规划方法及装置，方法包括：建立柱坐标下施工场地的三维网格模型，并生成网格节点集合；根据施工场地内的障碍物以及网格节点集合，生成障碍物点集；获取柱坐标下吊运起点的坐标以及吊运终点的坐标；根据吊运起点、吊运终点、网格节点集合、障碍物点集以及预设的吊运路径规划策略，规划吊运起点至吊运终点的吊运路径等步骤。本发明优化了集合数据结构，大幅度缩减了计算时间，提高了路径规划的效率，通过生成障碍物点集，避免人工驾驶中存在的视觉盲区问题，采用特定的启发函数，使得规划得出的吊运路径更加符合塔机工作场景和吊运逻辑，提高了吊运安全性以及效率。

技术领域

本发明涉及塔机自动控制技术领域，尤其涉及一种基于A*算法改进的塔机吊运路径规划方法及装置。

背景技术

塔吊是建筑工作中关键的机械设备，在楼宇修建的场所塔吊随处可见，可以有效的节省人力、降低建设成本和提高施工进度。但由于塔机驾驶室位置较高，塔机操作员视野受到很大限制，场地又内存在建筑、障碍物的遮挡，经常出现盲吊、隔山吊的情况，驾驶员仅能结合地面人员的指令，凭经验进行工作，盲目性、操作难度高，存在一定安全隐患，与此同时，塔机驾驶员在狭小的高空驾驶室中长时间重复劳动，容易出现疲劳，对塔机吊运作业的安全生产造成较大影响。为解决该问题，现有技术主要通过设置塔机运行监控系统，通过采集塔机运行的参数及视频图像，为驾驶员提供辅助，减少视觉盲区。但塔机驾驶受人为因素影响大，驾驶员疲劳驾驶的问题依然存在。因此，自动驾驶的无人塔机是目前新型塔机研发的重要方向。

发明专利申请CN110182696A、CN110482409A和CN109610850A分别提出用SLAM算法、快速搜索随机树(RRT)算法、蚁群算法进行吊运路径的搜索。除此以外，A*算法也是实现路径规划的一种算法，但塔机工作场景下使用常规的A*算法进行路径规划，存在算法效率低、起吊高度低等问题，实用性和安全性有待提高。

因此本领域人员亟需寻找一种新的技术方案来解决上述的问题。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，本发明提供一种基于A*算法改进的塔机吊运路径规划方法及装置。

本发明公开了一种基于A*算法改进的塔机吊运路径规划方法，包括：

建立柱坐标下施工场地的三维网格模型，并生成网格节点集合；

根据施工场地内的障碍物以及网格节点集合，生成障碍物点集U₀；

获取柱坐标下吊运起点S的坐标以及吊运终点G的坐标，分别为(r_S,θ_S,h_S)和(r_G,θ_G,h_G)；

根据吊运起点S、吊运终点G、网格节点集合、障碍物点集U₀以及预设的吊运路径规划策略，规划吊运起点S至吊运终点G的吊运路径；

其中，吊运路径规划策略包括：

S101：建立可到达点集合open list与无需关注点集合close list；

S102：将吊运起点S放入可到达点集合open list中，令吊运起点S的总代价f(S)和实际代价g(S)为0，令其父节点为自己；