[发明专利]舱体空间内柔性管线路径规划方法、系统及设备

说明书

本发明提供一种舱体空间内柔性管线路径规划方法、系统及设备，所述方法包括：建立舱体空间的三维模型，建立坐标系并确定柔性管线的路径规划起始点坐标和终止点坐标；基于柔性管线的最小弯曲半径和路径优化算法的步长确定所述柔性管线的最大弯曲角度约束；基于所述柔性管线的长度，确定所述柔性管线的固定方式和空间约束方式；基于角度约束和空间约束的路径优化算法对所述柔性管线路径进行寻优，获取舱体空间内柔性管线的最佳管线路径。本发明能够进一步满足实际布线场景对于柔性管线路径规划的具体要求，提高柔性管线路径规划方案的可行性，从而进一步解决传统人工布线方法实物模型要求高、工时耗费较大、效率低下等问题。

技术领域

本发明涉及布线技术领域，特别是涉及舱体空间的布线技术领域。

背景技术

对于舱体空间内柔性管线的布线问题，传统的布线方法一般都是先实际搭建好产品模型，再在实物模型上确定各种约束的基础上进行模拟实验。手工布线作为传统布线的主要工作方式，比较依赖于布线设计人员的工作经验和习惯路径规划。传统的人工布线方法已经暴露出实物模型要求高、工时耗费较大、效率低下的问题。随着计算机技术和仿真技术的日益成熟，在虚拟环境下模拟装备成为可能。许多商用化的三维建模软件已配有相应的线缆布线模块，并且可以在一定程度上解决线缆布线、长度估算等问题，部分考虑空间约束的柔性管线路径规划方法已被提出，但与实际布线要求还有较大差距。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种舱体空间内柔性管线路径规划方法、系统及设备，用于满足实际布线场景对于柔性管线路径规划的要求。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种舱体空间内柔性管线路径规划方法，包括：建立舱体空间的三维模型，建立坐标系并确定柔性管线的路径规划起始点坐标和终止点坐标；基于柔性管线的最小弯曲半径和路径优化算法的步长确定所述柔性管线的最大弯曲角度约束；基于所述柔性管线的长度，确定所述柔性管线的固定方式和空间约束方式；基于角度约束和空间约束的路径优化算法对所述柔性管线路径进行寻优，获取舱体空间内柔性管线的最佳管线路径。

于本发明的一实施例中，所述舱体空间的三维模型包括舱体外壳的三维模型、舱体内障碍物的三维模型、舱体内柔性管线连接部件的三维模型。

于本发明的一实施例中，所述坐标系为用于确定舱体内空间相对位置的坐标系；所述柔性管线的路径规划的起始点和终止点为所述柔性管线的两个端点，其中任意一个所述端点作为路径规划的起始点或终止点。

于本发明的一实施例中，所述基于柔性管线的最小弯曲半径和算法步长确定所述柔性管线的最大弯曲角度约束的一种方式为：其中，θ_max为最大弯曲角度约束，L_step为路径优化算法的步长，R_min为柔性管线的最小弯曲半径。

于本发明的一实施例中，所述基于所述柔性管线的长度，确定所述柔性管线的固定方式和空间约束方式包括：在所述柔性管线的起始点和终止点的相对空间距离大于第一预设距离时，所述固定方式采用贴舱体内壁的固定方式，所述空间约束方式采用避障约束方式和贴舱体内壁的约束方式；在所述柔性管线的起始点和终止点的相对空间距离小于等于所述第一预设距离时，所述固定方式采用不贴舱体内壁的固定方式，所述空间约束方式采用避障约束方式。

于本发明的一实施例中，所述路径优化算法采用A*算法、Dijkstra算法或BFS算法；所述路径优化算法中的角度约束为对搜索空间内下一个搜索步与前一个搜索步之间的夹角约束；所述路径优化算法中的空间约束为对柔性管线空间避障的约束和贴舱体内壁固定约束。