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专利号: 2022107660365
申请人: 安徽机电职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2025-04-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种移动机器人的局部路径优化方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤100、将所有的移动机器人按照其初始位置和目标位置分组,将同一初始位置和目标位置的至少一个移动机器人分为一个组;

步骤200、基于避开障碍物抵达目标位置的原则,在环境地图内确定每组移动机器人从初始位置到目标位置的导航路径;

步骤300、将所有组的移动机器人按照初始位置在横向的分布顺序标序,确定每组移动机器人的导航路径的转向点,将所述导航路径按照初始位置、转向点和目标位置划分为多个分叉段,并按序对每组移动机器人的导航路径按照路径距离依次排列;

步骤400、统计对应每组移动机器人在每条导航路径中的分叉段的移动方向矢量;

步骤500、结合导航路径距离短和所有组移动机器人的导航路径中分叉段矢量不反向确定筛选条件,每组所述移动机器人按照筛选条件选择优化路径;

其中,在步骤400中,每组所述移动机器人在每条导航路径中的分叉段的移动方向矢量的统计方式为:步骤401、确定每组移动机器人的多条导航路径的转向点,并对每条条导航路径的转向点按照从初始位置到目标位置的移动顺序依次标号;

步骤402、将初始位置与转向点之间的分叉段、转向点与转向点之间的分叉段以及转向点与目标位置之间的分叉段按照标号从小到到的顺序标注矢量方向,得到每条导航路径中的分叉段的移动方向矢量;

步骤403、确定初始位置与转向点之间的分叉段、转向点与转向点之间的分叉段以及转向点与目标位置之间的分叉段中包含的与其他路径连接的隐形转向点;

在步骤500中,每组所述移动机器人选择优化路径的实现步骤为:

步骤501、按序对所有组所述移动机器人排序;

步骤502、对每组移动机器人的导航路径按照路径距离从小到大排序;

步骤503、以序列靠前的第一机器人组的最短路径距离对应的导航路径为基准,确定第一机器人组的优化路径包含的每个所述分叉段的转向点,以及每个分叉段的移动方向矢量;

步骤504、依次提取序列靠后的移动机器人组的导航路径,以已经确定优化路径的移动机器人组的每个分叉段的转向点为搜索条件,按照排序依次确定所述导航路径中具有相同转向点的分叉段。

2.根据权利要求1所述的一种移动机器人的局部路径优化方法,其特征在于,在步骤200中,在所述环境地图中标记从初始位置到目标位置的导航路径中的障碍物,基于避开障碍物抵达目标位置的原则筛除存在障碍物的分叉段,设定初始位置到目标位置中无障碍物的导航路径。

3.根据权利要求2所述的一种移动机器人的局部路径优化方法,其特征在于,在步骤300中,先以所有组移动机器人的初始位置按照从左到右或者从右到左的顺序标序,将所有组移动机器人分别标记为第一机器人组、第二机器人组,依次类推;

然后确定每组移动机器人从初始位置到目标位置的导航路径,并按序对每组移动机器人的导航路径的路径距离依次排列,每组移动机器人得到多个路径距离从小到大的导航路径。

4.根据权利要求3所述的一种移动机器人的局部路径优化方法,其特征在于,在步骤300中,每组移动机器人的初始位置到目标位置处于相同的导航路径,且每组移动机器人从初始位置沿着该导航路径至目标位置时,每组移动机器人的该导航路径无转向点;否则,所述导航路径存在至少一个转向点。

5.根据权利要求4所述的一种移动机器人的局部路径优化方法,其特征在于,所述导航路径存在至少一个转向点时,所述导航路径从初始位置、转向点和目标位置至少拆分为两个分叉段,每组所述移动机器人从所述初始位置到目标位置的导航过程中,根据运动方向按照固定方向在每个所述分叉段上移动。

6.根据权利要求1所述的一种移动机器人的局部路径优化方法,其特征在于,将每组移动机器人的导航路径按照路径距离从小到大的顺序排序;

判断后一组的移动机器人的最小路径距离的导航路径与前组的移动机器人选定的优化路径中是否具有包含关系的转向点的分叉段;

对比两组移动机器人具有包含关系的转向点的分叉段的移动方向矢量是否相同;

若移动方向矢量相反,则筛除后一组的移动机器人的该导航路径,按照路径距离从小到大的顺序提取下一个所述导航路径,重新判断是否含有相同转向点的分叉段且相同分叉段的移动方向矢量是否相同,直至找到路径距离小且两组相邻的移动机器人的相同分叉段的移动方向矢量相同的优化路径;

若移动方向矢量相同,则以最小路径距离的导航路径为优先路径。

7.根据权利要求6所述的一种移动机器人的局部路径优化方法,其特征在于,具有包含关系的转向点的分叉段是指两组所述移动机器人中的分叉段具有包含关系的转向点,其中一组所述移动机器人的两个转向点具有另一组移动机器人的两个转向点之间的隐形转向点;

后一组移动机器人从所有导航路径中选择优化路径时,以所有已经确定优化路径的移动机器人组包含的分叉段为基准,对比当前组的移动机器人的导航路径中与已经确定优化路径的移动机器人组中包含的相同分叉段的移动方向矢量,直至从所有导航路径中选择路径距离短且移动方向不相互阻碍的优化路径。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述移动机器人的局部路径优化方法的系统,其特征在于,包括:机器人分组模块(1),用于将所有的移动机器人以相同的初始位置和目标位置进行分组,同一组的移动机器人的初始位置和目标位置相同,不同组的移动机器人的初始位置和/或目标位置不同;

机器人组排序模块(2),用于将所有组移动机器人按照初始位置在水平向的依次排列排序,所有组的移动机器人按照顺序依次确定优化路径;

导航路径规划模块(3),用于将每组移动机器人按照从的相同初始位置至目标位置的移动过程规划导航路径;

优化路径选择模块(4),以路径距离短和具有移动交叉的分叉段移动方向矢量不相反的条件为筛选条件,每组移动机器人按此筛选条件从对应的导航路径中选择优化路径;

其中,每组所述移动机器人的导航路径按照转向点分为多个移动方向矢量固定的分叉段,所有组的移动机器人的优化路径中具有相同转向点的分叉段的移动方向矢量相同。