[发明专利]一种基于剪枝快速随机搜索树算法的路径规划方法

摘要

本发明公开了一种基于剪枝快速随机搜索树算法的路径规划方法。在经典RRT算法的基础上，进行剪枝操作，将RRT生成的树上的细枝末节剪出，使得最后生成的路径所历经的节点数目减少，路径弯折次数减少，路径也更适合于机器人行走。RRT算法是1998年LaValle在文章中首次提出的路径规划算法，是多自由度机器人运动规划和平面路径规划常用的经典算法，但其生成的路径长度往往有较大的冗余，路径直线度也比较差，经过本发明剪枝的改进，路径冗余将减少，直线度也将大幅提高。

主权项

一种基于剪枝快速随机搜索树算法的路径规划方法，其特征在于步骤如下：步骤1：对地图进行转化，将灰度图或者SLAM(Simultaneous Localization And Mapping即时定位与建图算法)所构建的地图二值化处理，得到转化后的地图，称为二值地图，此过程称为地图二值化过程；步骤2：针对二值地图，执行规划任务，给定起点和终点，并以起点作为快速随机搜索树RRT的生成树的根节点，开始建立树结构，此过程称为初始化过程；步骤3：在二值地图上，随机选取可通行的点，此过程称为撒点采样过程；步骤4：将已有的树节点与步骤3中得到的随机选取的点，即随机点求距离，取其中与该随机点距离最近的树节点，并将该树节点与该随机点进行直线连接，并称此树节点为直线起点，随机点为直线终点，对连接所得的直线上进行碰撞检测，从直线终点到直线起点，依次检查直线上所有的像素点是否都是可通行点，此过程称为树枝生成和检测过程；步骤5：若步骤4检测出直线上存在不可通行点，则在该直线上随机选取一个非直线起点、非直线终点的点，并取代原有直线终点，设为直线终点，重复步骤4的碰撞检测过程，此过程称为重复检测过程；步骤6：重复步骤4、5直到步骤4的检测过程检测到直线上所有的像素点都是可通行点为止，计算该直线的长度，若直线长度小于给定的阈值，则将该点舍弃，若直线长度大于等于该阈值，则将该直线的直线终点连入生成树中，生成一个树枝，此过程称为剪枝连接过程；步骤7：重复步骤3、4、5、6，直到某一经剪枝连接过程连入树内的节点坐标与路径终点坐标相距在给定的一个阈值距离之内，则同时将终点与该树节点连接，并从终点回溯到起点，以树枝为载体，得到无碰撞的合法路径，路径规划任务完成。