利索能及
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专利号: 2021107969745
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有复杂地形通过性判断的移动机器人路径规划方法,其特征在于:其包括以下步骤:

S1、为保证约束条件,定义三个约束参数c1、c2、c3,并得到最终约束参数,具体包括以下子步骤:

S11、定义c1,c1表示相邻两结点之间的欧氏距离,c1越大则代表节点之间的转移越困难,

其中,(xm,ym,zm)和(xn,yn,zn)分别表示相邻节点的坐标值,S12、定义c2,c2用球面方差来定义,将地图栅格转换成三角网格,计算每个三角网格的法向量 并求出法向量的模长,c2越大则代表路面的粗糙度越大,机器人的移动代价就越大;

其中,R表示法向量的模长,n表示三角网格的个数;xi,yi,zi分别为每个三角网格法向量的三个分量;

S13、定义c3,c3对基于上述约束规划的路径是否合理进行判断,S14、计算最终约束参数,最终约束参数cfinal的表达式如下:S2、对地形可通过性进行评估,其具体包括以下步骤:S21、采用机器人在以往实验中的移动数据获得参考地图,预测机器人在未知复杂地形下的可通过性:基于回归算法的可通过性评估,采用核密度估计的概率框架,机器人根据参考样本的可通过性特性,根据这些数据获得复杂地形的可通过性评估:定义基于复杂地形下的概率密度函数:p(pt|c1,c2,c3),即在c1、c2、c3三个参数所定义的条件下,得到两个节点间的可转移概率pt;

S22、两个节点间的可转移概率pt根据联合概率密度和边缘概率密度计算得到,其中:联合概率密度的计算公式如下:

其中,c=[c1,c2,c3],pt表示两个节点之间的转移概率,ci、pti分别表示参考样本的c和t,Kh1和Kh2表示高斯核,n表示样本数量;

边缘概率密度的计算公式如下:

得到条件概率密度的计算公式如下:最终节点间的转移概率pt依据均值漂移算法得出:S23、将上述计算出来的概率值离散化,根据最终结果值对地形可通过性进行评估;

S3、根据步骤S2得到的地形可通过性评估结果,基于A*算法,将路径点分为起点、多个中间点和终点,定义路径的代价函数为:f(q)=g(q)+h(q)                               (1)其中,h(q)表示预测的中间点到终点的代价,g(q)表示起点到中间点的代价。

2.根据权利要求1所述的具有复杂地形通过性判断的移动机器人路径规划方法,其特征在于:步骤S23中,当最终结果值为0‑0.5时,定义为不可穿越障碍,当最终结果值为0.5‑1时,定义为可穿越障碍。

3.根据权利要求1所述的具有复杂地形通过性判断的移动机器人路径规划方法,其特征在于:步骤S12中n的取值为8。

4.根据权利要求1所述的具有复杂地形通过性判断的移动机器人路径规划方法,其特征在于:h(q)采用欧式距离来度量,即:其中,(xM,yM,zM)和(xS,yS,zS)分别表示中间点和起点位置;

g(q)由步骤S1所述的三个约束参数进行定义,即:pt是步骤S2得到的地形可通过性评估结果。