1.一种桥式起重机运动路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:通过传感器或先验知识对工作环境建模,将搜索区域划分为网格;获取起重机吊臂末端的起始点的坐标位置和目标终点的坐标位置;
S2:判断起始点和终点是否在同一连通区域,若是则返回“寻路结束”,若不是则进入S3;
S3:创建OpenSet和ClosedSet,将起始点作为起始节点加入OpenSet,并将ClosedSet设置为空;建立估价函数F(n)=G(n)+H(n)+E(n),用于评估OpenSet和ClosedSet中节点的综合优先级;其中,G(n)用于评估从当前节点n位置到起始节点的距离代价;H(n)用于评估当前节点n到达终点的预计代价;E(n)用于估计起重机运动过程中的运动方向改变而付出的转向代价,用于对拐弯的路径进行适当的惩罚;
S4:当需要进行下一个要遍历的节点时,通过估价函数F(n)选取OpenSet中估价值最小的节点作为当前节点,拥有下一时刻的遍历优先级;
S5:判断当前节点是否为目标节点;若是则返回“寻路结束”;若不是则进入S6;
S6:在ClosedSet中加入当前节点,并在OpenSet中删除该当前节点;
S7:采用一种跳点搜索关键节点的方法,在当前节点附近搜索寻找新的跳跃节点作为可行节点,并判断该可行节点是否在OpenSet中;若在,则将当前节点的距离代价函数值G(n)与父节点判断更新;若不是,则将当前节点加入OpenSet中;
S8:通过估价函数F(n)=G(n)+H(n)+E(n)计算起始节点s(xs,ys)与当前节点n(xn,yn)的估价值,并进入S6。
2.根据权利要求1所述的桥式起重机运动路径规划方法,所述S1中将搜索区域划分为网格,其特征在于,依据起重机工作环境所建立的栅格地图中,每个网格都无额外权重,即为价值相同。
3.根据权利要求1所述的桥式起重机运动路径规划方法,所述S3中所述的估价函数,其特征在于,估价函数F(n)的构成:移动代价G(n),成本估算函数H(n)和转向代价函数E(n);
其中,G(n)是工作空间中起点节点到拓展节点所跨越欧几里得距离;H(n)是一种改进曼哈顿距离函数,即H(n)=|xs-x|+|ys-y|*1.01;E(n)是一种适用于起重机运动模型的转向代价函数。
4.根据权利要求1所述的桥式起重机运动路径规划方法,所述S3中的转向代价函数E(n),其特征在于:它能够用于在路径规划中在不遇到障碍物和边界的情况下,减少拐弯次数;在改变路径方向的节点处,增加该节点的“转向代价值”,令E(n)=E,E为一个设定常数值,而在不改变路径方向的候选节点处,令其转向代价E(n)=0,再根据A*算法选择估价函数值最小点作为路径点的原理,来保证路径方向在允许的情况下能够快速寻找到最优路径。
5.根据权利要求4所述的桥式起重机运动路径规划方法,所述判断起重机运转判断道路中拐点的方法,其特征在于:采用几何方法中判断三点共线法去判断拓展节点是否为拐点。
6.根据权利要求1所述的桥式起重机运动路径规划方法,所述S7中所述搜索可行节点,其特征在于,搜索范围为节点的4连通区域,即在节点的上、下、左、右方向处进行搜索。
7.根据权利要求1所述的桥式起重机运动路径规划方法,所述S7中所述搜索可行节点,其特征在于,根据父节点的方向作为参考方向沿直线搜索,当找到关键节点时则作为跳跃节点,并利用剪枝剪掉非必须的“中间跳跃节点”。