[发明专利]一种基于优化的机器人A*避障路径规划方法

摘要

本发明涉及一种基于优化的机器人A*避障路径规划方法，为降低空间在轨服务机械臂长期运行而造成磨损，提出一种优化的A*路径规划，因为在工程中机械臂末段每经过一个节点机械臂需要停止和启动一次，这样加大了对机械臂的磨损，本方法提到的方法可以减少搜索路径中的节点，增加机械臂末端路径的平滑性，减少机械臂停止与开始的频率，该方法映射到关节空间，减少关节速度变化的频率，减少关节的磨损，增加机械臂的使用寿命。同时其中还提出一种改进的长方体包络障碍物碰撞检测方法和圆柱型包络机械臂连杆自身碰撞检测方法，该方法减少计算复杂度，提高计算效率，减少碰撞检测时间，优先提高碰撞检测的实时性。

主权项

1.一种基于优化的机器人A*避障路径规划方法，其特征在于步骤如下：步骤1、采用改进A*路径规划算法计算出路径：a1：首先采用栅格法对环境进行建模，分成n×n×n个边长为适当长度的立方体，然后以估价函数为每一个立方体赋值f(n)＝g(n)+h(n)，并计算f(n)、g(n)、h(n)值；所述环境为起始点至目标节点的一个立体空间；所述g(n)为起始点至当前节点的欧式距离；所述h(n)当前节点至目标节点的欧式距离；a2：将起始点加入到Open链表中，并把起始点当作当前节点；a3：将立方体中当前节点的26临域加入Open链表中，并把当前节点作为其父节点；在Open集中选f(n)值最小的节点作为当前节点；并且将当前节点添加到Close链表中，且在Open链表中移除；若终点添加到Open链表中即结束搜索，否则转下一步骤；a4：若当前节点的26临域不在Open链表中时，将当前节点的26临域加入Open链表中，并计算f(n)＝g(n)+h(n)中的f(n)、g(n)、h(n)值；若在Open链表中，重新计算g(n)值，若比先前g(n)值小，则更新g(n)值和父节点，重复步骤a 3；将搜索过程中的当前节点设为搜索路径，作为P_i集合为当前节点的位置坐标；步骤2、采用优化算法进行路径优化：设Pi集合为原始的A*算法搜索到的路径点，Po为优化后的路径节点，表达式如下：为优化后节点的位置坐标；优化过程如下：b1：把加入到P_o集合中，作为路径的起始、终止点，即为b2：连接与若线段把视为采用碰撞检测方法检测是否与障碍物碰撞，若没有碰撞则连接与否则转到下一步骤；b3：若与障碍物碰撞，则把加入到P_o集合，然后连接并且把视为返回步骤b2；b4：当n＝a‑1时，优化结束，若b＜a则优化节点序列为否则路径节点序列为