[发明专利]有限单元地图的移动机器人路径规划方法

摘要

本发明公开一种有限单元地图的移动机器人路径规划方法，首先将连续的可行域离散为有限的单元组合体，用有限单元地图的节点集合与长度不相等的单元边的集合建立赋权无向循环图，然后根据赋权无向循环图用Dijkstra搜索算法搜索从起始位置到结束位置的所有目标点，通过DouglasPeucker算法对属于冗余节点的非转角点的边缘节点进行删除，提取关键路标，最后用三次自然样条函数拟合提取到的关键路标得到机器人的移动路径。本发明方法能够根据机器人所处运行环境的障碍物位置的不同，找到规划的机器人的无碰撞移动路径，与实际更相符，尤其适用于在狭长通道的地图上进行机器人移动路径规划。

主权项

1.一种有限单元地图的移动机器人路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)机器人运行环境是一个二维封闭平面空间，将机器人可以自由移动的除去障碍物及边缘的区域称为可行域，记为C，平面空间C中的障碍物集合为C_Obs＝{Obstacle(1),Obstacle(2),…,Obstacle(n)}，其中，n为障碍物个数；(2)按照步骤(1)中可行域集合形状的变化，用普通三角形将连续的可行域离散为有限的单元组合体，用单元边的集合表示机器人的可行路径，建立有限单元地图，将单元地图中的节点及单元进行编号，并将节点编号转为节点坐标；(3)根据步骤(2)中有限单元地图对各个单元进行组装，将单元矩阵元素按照相关节点的编号放到整体节点关联矩阵中，用有限单元地图的节点集合与长度不相等的单元边的集合建立赋权无向循环图；(4)根据步骤(3)中的赋权无向循环图将路径节点分为网格地图边缘节点和网格地图内部节点，网格地图边缘节点又分为处于转角位置的节点和处于非转角位置的节点；(5)根据步骤(3)中的赋权无向循环图，任意确定初始位姿点B₁和终点B_u，用Dijkstra搜索算法依次求取点B₂，B₃……一直到B_u‑1，然后依次连接目标点B₁，B₂，B₃……一直到B_u其中，u为确定的搜索出的目标点的个数；(6)根据步骤(5)中搜索出的目标点，采用Douglas‑Peucker算法提取机器人行走的关键路标K₁，K₂……K_a，其中步骤(4)中非转角点的边缘节点是通常是冗余节点，不作为关键路标，直接剔除，a为提取的关键路标的个数；(7)采用三次自然样条函数拟合步骤(6)中提取的关键路标，得到机器人的移动路径。