利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202210897919X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种爆破环境下验孔机器人路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤;

(1)对验孔机器人工作环境进行扫描建模,建立爆破区域二维环境栅格地图;

(2)确定验孔机器人在爆破区域二维环境栅格地图的起点以及所有炮孔位姿点,根据设定的炮孔排序规则确定炮孔检验的顺序;

(3)采用改进A*搜索算法自爆破区域二维环境栅格地图的起点按炮孔检验的顺序对相邻炮孔间路径逐步搜索,获取若干相邻炮孔之间巡航路径以及该段巡航路径中所有节点对应的转向信息表;将相邻炮孔之间的巡航路径进行拼接得到全局巡航初始路径;

(4)依据每段巡航路径的转向信息表对全局巡航初始路径进行拐点判别,按全局巡航初始路径节点的前后顺序依次提取拐点信息至拐点列表中,将全局巡航初始路径的起点与终点加至拐点列表中的首末位置;根据拐点分布类型对拐点列表中每相邻的三个元素顺序进行分布类型的判断,通过判断的分布类型计算预节点索引值从而获取预节点位置;判别预节点处是否有障碍物,若预节点处无障碍且预节点所在路径节点均无障碍,则采用该预节点替换原三个元素中的中心元素完成拐点优化;否则,则保持原元素不变;对优化后的所有拐点进行路径拐点回溯处理,更新获得全局巡航路径;所述预节点所在路径为预节点与原三个元素中非中心元素之间的路径。

2.根据权利要求1所述的爆破环境下验孔机器人路径规划方法,其特征在于,步骤(4)中所述拐点分布类型公式为:0

式中,p1、p2、p3分别为拐点的每个判别周期中三个相邻元素坐标对应的索引值,n为环境栅格地图中纵轴方向上一列的栅格个数;标号①‑⑧分别对应一种拐点分布类型;

所述预节点索引值的计算公式为:

p*=p3‑(p2‑p1)

式中,p*为预节点对应的索引值。

3.根据权利要求1所述的爆破环境下验孔机器人路径规划方法,其特征在于,还包括步骤:(5)采用Bezier曲线对更新后的全局巡航路径进行路径轨迹平滑优化,获取优化后的验孔机器人全局巡航路径;所述的Bezier曲线公式为:式中,j表示曲线的阶数,Pi表示曲线中的控制点,t表示曲线的控制参数;

4.根据权利要求1所述的爆破环境下验孔机器人路径规划方法,其特征在于,所述步骤(3)中采用改进A*搜索算法自爆破区域二维环境栅格地图的起点按炮孔检验顺序对相邻炮孔间路径逐步搜索的具体包括:(3.1)创建开放列表和关闭列表,将验孔机器人于爆破区域二维环境栅格地图的起点加入开放列表;

(3.2)自起点进行邻近节点拓展,拓展的新节点继续放入开放列表;

(3.3)根据代价函数公式和曼哈顿距离计算方法计算拓展的新节点的代价,将代价最小的拓展点提出开放列表并放入关闭列表;所述的节点拓展的代价函数F(n)为:F(n)=G(n)+H(n)

G(n)=G(n‑1)+m

H(n)=m×w(n)×(|goalposx‑nx|+|goalposy‑ny|)式中,G(n)为起始节点距离当前节点n的实际代价,H(n)为当前节点n距离目标炮孔节点的估计代价;G(n‑1)表示节点n的父节点与起始点之间的实际代价;m表示栅格间距设定值;w(n)表示为估价权重;goalposx表示目标炮孔节点的横坐标、goalposy表示目标炮孔节点的纵坐标;nx表示节点n的横坐标,ny表示节点n的纵坐标;

(3.4)判断开放列表中是否包含目标炮孔位姿节点,若包含目标炮孔位姿节点则将该节点加入关闭列表进行初始路径回溯找到巡航路径,否则继续选取开放列表中代价最小的拓展点进行新节点扩展,直至开放列表中包含目标炮孔位姿节点;所述的目标炮孔位姿节点是指与起点相邻的炮孔位姿节点;

(3.5)根据炮孔检验顺序依次将当前已经寻得的目标炮孔位姿节点作为新的起点,炮孔检验顺序中对应的下一个炮孔节点作为新的目标炮孔位姿节点,重复步骤(3.2)至步骤(3.4),直至寻找到炮孔检验顺序中最后两个炮孔间的巡航路径。

5.根据权利要求4所述的爆破环境下验孔机器人路径规划方法,其特征在于,所述步骤(3.2)中邻近节点拓展采用四方向节点拓展方式,即向当前拓展节点的上下左右四个方向进行拓展。

6.根据权利要求5所述的爆破环境下验孔机器人路径规划方法,其特征在于,所述步骤(3.3)中采用占据节点标记的方式进行代价计算;具体的:创建代价列表,进行邻近节点拓展之前,将代价列表均标记为占据状态,表示四个相邻方向的拓展节点位置均为占据状态;若当前任一拓展点存在障碍为不可行点,则代价列表的对应位置保持初始标记状态,不进入后续代价计算;若当前拓展点为可行点,将实际计算代价取代初始代价列表标记状态,同时选取开放列表中的最小代价的节点放入关闭列表时不考虑开放列表中被保持初始标记状态的节点。

7.根据权利要求1所述的爆破环境下验孔机器人路径规划方法,其特征在于,步骤(2)中所述的炮孔排序规则依据炮孔所在爆破区域二维环境栅格地图中的横纵坐标值大小降序或者升序进行设定。

8.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至权利要求7任一所述方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至权利要求7任一所述方法的步骤。