1.一种基于SPS算法的机器人路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、机器人生成由起点到终点的n条不重复随机路径;
步骤2、当某条随机路径与一系列障碍物发生冲突时,利用SPS算法对每个障碍物进行有限周围点生成,生成靠近与路径相冲突的障碍物的点,并且该点不能在任何障碍物内;
步骤3、对穿过障碍物的路径利用改进A*算法进行路径修复;改变了当前处理点的子代的定义,原A*算法是将周围8点作为其子代并从中筛选,而改进A*算法是通过之前生成的有限周围点集合作为其子代,并从中筛选;
步骤4、计算每条路径的适应度值,筛选出适应度最小的路径,机器人按照该路径进行规划;
所述步骤3改进的A*算法具体包括:通过获取SPS冲突障碍物周围生成有限点集合并固定起始点来进行寻路;首先定义Open List与Closed List,前者是用来存储搜寻过的点,后者是用来存储已经处理过的点,每次寻找Open List中f值最小的点作为当前处理点,选取后从Open List中删除,并添加至Closed List里,并搜索SPS集合中与当前处理点连线不与障碍物冲突的点为child,计算g值,h值,f值;g值代表着当前处理点到起点的累计距离,h值代表当前处理点到终点的直线距离,f值为g值与h值相加,其中中间点坐标为(xe,ye),起点坐标为(xcn,ycn),终点坐标为(xen,yen);
f(e)=g(e)+h(e);
如果child没有在Closed List里,并且没有在Open List中,添加至Open List里,若在Open List中,则判断其g值是否小于Open List中该点的g值,若小于替换,如果大于,舍去;
如果在Closed List中直接舍去;直到当前处理点为终点则停止循环,输出路径,改进主要是改变了搜索点的方式,最初是通过将当前处理点的正方形区域8个点作为子代,并从中筛选,而改进的A*是从SPS集合中筛选子代。
2.根据权利要求1所述的一种基于SPS算法的机器人路径规划方法,其特征在于,所述步骤1机器人生成由起点到终点的n条不重复随机路径,具体包括:通过指定路径节点数量,以及路径条数,随机选取中间点,该中间点表示随机的初始路径除开起点与终点剩余的点,在起点与终点的连线为矩形对角线的区域内。
3.根据权利要求1所述的一种基于SPS算法的机器人路径规划方法,其特征在于,所述步骤2当某条随机路径与障碍物发生冲突时,对每个障碍物进行有限周围点生成,具体包括:s t s
通过获得随机路径与障碍物的交点ip 与ip ,其中ip 为离起点s较近的与障碍物的交t s点,ip为离终点较近的与障碍物的交点,将ip存入Temp Set中,Temp Set是定义的集合,用来存储被判断有意义的点,有意义是指该点不在任何障碍物内,并且靠近与路径冲突的障s碍物,并在ip周围生成以宽度为w的正方形领域8个点,8个点分别为正方形的四个顶点,加上正方形四条边的中点,并判断8个点是否不在障碍物内,是否靠近障碍物,条件是同时满足,8个点是逐一判断,如果满足条件便存入Temp Set中,如果不满足则舍去,紧接着将刚处理的点存入SPS Set中并从Temp Set中移除,SPS Set是定义的集合来存储已经处理过的点,之后处理下一个点,直到满足停止条件为止,停止条件为已经围绕障碍物生成了一周,或者终点已经包含在当前处理点以w为宽度的正方形区域内。
4.根据权利要求3所述的一种基于SPS算法的机器人路径规划方法,其特征在于,判断s是否靠近障碍物准则为:ip 点以w为宽度的正方形领域是否与冲突障碍物相交,若相交则表示靠近障碍物,若不相交则表示远离并舍去。
5.根据权利要求3所述的一种基于SPS算法的机器人路径规划方法,其特征在于,所述t停止条件为:ip在当前处理点的以w为宽度的正方形8领域以内,或者Temp Set为空。
6.根据权利要求1‑5之一所述的一种基于SPS算法的机器人路径规划方法,其特征在于,所述步骤4计算每条路径的适应度值,公式为:fitness=0.8|Lengt|+0.2|smoot|
其中|Lengt|表示该路径的长度,|smoot|表示该路径的平滑度。