1.一种静态场景的机器人路径规划方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:机器人上搭载的传感器获取周围静态场景信息,生成栅格地图;
步骤二,对栅格地图上的栅格进行标记,包括障碍、无障碍、起点和终点,对标记为障碍的栅格作九宫格划分,若划分后的九宫格中仅单行或单列存在障碍,则将该栅格标记为伪障碍,反之标记为真障碍;
步骤三,在标记好的栅格地图上执行改进后的A*算法,将起点添加到open表中,执行循环操作,计算栅格的父栅格和损失,不断更新和维护open表和close表,直到open表为空或者终点出现在open表中;
当open表为空,且未遍历到终点,则表示无路径,终点为死点,结束;当终点出现在open表中,此时路径已经找到,跳出循环,执行下一步;
步骤四,从终点开始读取栅格的父栅格,直至读取到起点,记录读取过程中经过的栅格,这些连接起点和终点的栅格即为机器人的路径,通过计算路径相邻栅格的方向向量夹角来计算机器人在运动过程中的偏移角度。
2.根据权利要求1所述的一种静态场景的机器人路径规划方法,其特征在于,所述栅格地图的基本栅格单元为正方形,正方形栅格为可使机器人自转一圈的最小正方形;对于每个栅格定义三种坐标,分别为:描述机器人在栅格地图中位置的主坐标:(x,y);
描述机器人中心在栅格内部位置的副坐标:(i,j);
描述机器人中心在栅格地图中的实际位置的中心坐标:(3×x+i,3×y+j)。
3.根据权利要求1所述的一种静态场景的机器人路径规划方法,其特征在于,所述步骤三具体如下:(1)将起点添加到open表中,执行以下循环;
(2)遍历open表,查找损失f最小的栅格,将其设为当前要处理的栅格p;
(3)将栅格p从open表转移到close表中;
(4)遍历栅格p的相邻栅格,将可允许机器人通过的相邻栅格放入open表中,并计算相邻栅格的损失f和其父栅格;
(5)遍历完毕,判断open表是否为空,当open表为空,且未遍历到终点,则表示无路径,终点为死点,结束;当open表不为空,判断终点是否添加到open表中,当终点添加到了open表中,表示路径已找到,跳出循环;若终点不在open表中,返回步骤(2),重新遍历open表。
4.根据权利要求3所述的一种静态场景的机器人路径规划方法,其特征在于,栅格p包含以下信息:描述栅格p在栅格地图中位置的主坐标(xp,yp);
描述机器人中心在栅格p中位置的副坐标(ip,jp);
描述栅格p的父栅格o在栅格地图中位置的主坐标(xo,yo);
描述机器人在栅格p中的朝向的方向向量,即栅格p的方向向量
所在栅格p的栅格属性,具体为无障碍栅格或伪障碍栅格;
所在栅格p的附属栅格q,若p为无障碍栅格则为空,若p为伪障碍栅格则为与伪障碍栅格构成通路的栅格主坐标;
其中,某一栅格的方向向量 定义为该栅格中心坐标减去该栅格的父栅格的中心坐标,因此,栅格p的方向向量 的计算公式如下:其中,xp,xo分别为栅格p和栅格p的父栅格o在栅格地图中主坐标的横坐标,yp,yo分别为栅格p和父栅格o在栅格地图中主坐标的纵坐标,ip,io分别为机器人中心在栅格p和父栅格o中副坐标的横坐标,jp,jo分别为机器人中心在栅格p和父栅格o中副坐标的纵坐标。
5.根据权利要求4所述的一种静态场景的机器人路径规划方法,其特征在于,所述步骤(4)具体包括:(a)若相邻栅格k已在close表或相邻栅格k为真障碍栅格则不处理;
(b)若相邻栅格k不在open表中且该栅格为无障碍栅格,则将该栅格添加到open表,并将栅格p设为k的父栅格,设置(1,1)为栅格k的副坐标,并计算栅格k的实际损失g(k),估计损失h(k)和总损失f(k)值;
(c)若相邻栅格k不在open表中且该栅格为伪障碍栅格,则需判断该栅格与p相邻的其他栅格能否构成通路,若能构成通路,则设置机器人中心点在栅格k九宫坐标中的坐标为栅格k的副坐标,将栅格p设为k的父栅格,并将该栅格k添加到open表,并计算该栅格的实际损失g(k),估计损失h(k)和总损失f(k)值;通路定义为允许机器人通过的连续3*3九宫小方格;
(d)若相邻栅格k在open表中,则比较原始路径和经由当前栅格p的路径的g(k)值,若新路径的g(k)值更小,则将栅格p设为栅格k的父栅格,计算栅格k的实际损失g(k),估计损失h(k)和总损失f(k)值;因栅格k可能为伪障碍栅格,则在比较过程中需先判断当前栅格p能否与栅格k构成通路,如果构成通路,则计算栅格k的实际损失g(k),若新路径的g(k)值更小,则将栅格p设为栅格k的父栅格,反之不改变;若不构成通路,则不参与比较。
6.根据权利要求5所述的一种静态场景的机器人路径规划方法,其特征在于,栅格k的损失计算公式如下:f(k)=g(k)+h(k)
其中, 为栅格k的父栅格p的方向向量, 为栅格k的方向向量,d为机器人移动的距离,大小等于栅格单元的边长, 为栅格k与起点S构成的向量, 为终点E与起点S构成的向量,xS,xk,xE分别为起点、栅格k、终点在栅格地图中的横坐标,yS,yk,yE分别为起点、栅格k、终点在栅格地图中的纵坐标。
7.根据权利要求4所述的一种静态场景的机器人路径规划方法,其特征在于,机器人在前进过程中后一个位置相对于前一个位置的偏转角度θ计算公式如下:其中, 分别为路径前进路线中前一个栅格和后一个栅格的方向向量。