一种机器人路径规划方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于改进觅食行为的人工鱼群算法的机器人路径规划方法，基于自由空间法的环境建模具有建模简单、易于实现的优点，由自由空间法建立自由链接线，连接自由链接线上的中点而构成机器人自由移动网络；通过Dijkstra算法搜索自由移动网络得到局部最短路径，再利用改进觅食行为的人工鱼群算法对搜索到的算法进一步优化，最终得到全局最短路径。该发明提供了搜索效率高的机器人路径规划方法及装置。
【专利说明】一种机器人路径规划方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机【技术领域】，特别涉及一种机器人规划路径的方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着工业化的发展，机器人不在局限于制造业领域，在服务业、农业也有所应用。路经规划是移动机器人系统的一个重要内容，并直接影响到机器人完成任务的质量。人工鱼群算法由李晓磊等人于2002年基于鱼群行为而提出的新型群体智能优化算法，本发明通过改进人工鱼群算法的觅食行为，改进后的算法在收敛速度和搜索结果的满意解域精确度上都得到明显提高。目前机器人路径规划分为两种:基于传感器信息的局部路径规划和基于环境信息完全已知的全局路径规划。本发明涉及的机器人路径规划是基于环境信息完全已知的全局路径规划，传统全局路径规划方法主要有:栅格法、可视图法、拓扑法、自由空间法、神经网络法等。机器人路径规划的基本步骤是:1)建立环境模型，即建立基于现实环境的相关抽象模型。2)搜索无碰撞路径，利用搜索算法搜索符合条件的最短路径。自由空间法具有建模简单，易于实现的优点。目前基于自由空间法的机器人路径规划方法有很多种，例如基于自由空间法的Dijkstra算法路径优化方法。Di jkstra算法优化的路径只是局部最短路径，并非是全局最短路径。现有搜索算法有收敛过快，无法搜索到全局最有值，或由于搜索效率低，收敛速度慢。
【发明内容】
[0003]本发明克服了现有技术中的缺点，基于改进人工鱼群算法搜索效率高，收敛速度快的特点，提出了基于改进觅食行为的人工鱼群算法搜索全局最短路径方法，搜索效率高的机器人路径规划方法及装置。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种机器人路径规划方法，它包括如下步骤:
[0006](I)机器人路径规划基于环境信息完全已知的全局路径规划；在机器人路径中把机器人简化成一个点，并在二维空间内运动，机器人通过双目视觉传感器和测距传感器感知自身当前的位姿和障碍物的位置；
[0007](2)将双目视觉传感器和测距传感器采集的环境信息中的障碍物处理成凸多边形；
[0008](3)构建基于自由空间法的机器人移动链接图模型；
[0009]设机器人的起始位置用start表示，终点位置用goal表示；用黑色多边形代替障碍物，以多边形顶点为端点的连线表示链接线，机器人自由移动路线由链接线中点的连线构成，连接各链接线中点组成机器人自由移动网络；
[0010](4)通过Dijkstra算法求出机器人自由移动网络最短路径；
[0011 ] 设链接线的中点i表示该链接线的路径点i,则取链接线上的路径点标识序列数作为路径编码，如果起始点或终点不在链接线上，则连接该点(始点或终点)与最近链接线中点连线构成加入起始点或终点的新机器人自由移动网络；设路径点i与路径j的权值为Wij,则对应权值的表达式为:
[0012]
【权利要求】
1.一种机器人路径规划方法，其特征在于，它包括如下步骤: (1)机器人路径规划基于环境信息完全已知的全局路径规划；在机器人路径中把机器人简化成一个点，并在二维空间内运动，机器人通过双目视觉传感器和测距传感器感知自身当前的位姿和障碍物的位置； (2)将双目视觉传感器和测距传感器采集的环境信息中的障碍物处理成凸多边形； (3)构建基于自由空间法的机器人移动链接图模型； 设机器人的起始位置用start表示，终点位置用goal表示；用黑色多边形代替障碍物，以多边形顶点为端点的连线表示链接线，机器人自由移动路线由链接线中点的连线构成，连接各链接线中点组成机器人自由移动网络； (4)通过Dijkstra算法求出机器人自由移动网络最短路径； 设链接线的中点i表示该链接线的路径点i，则取链接线上的路径点标识序列数作为路径编码，如果起始点或终点不在链接线上，则连接该点(始点或终点)与最近链接线中点连线构成加入起始点或终点的新机器人自由移动网络；设路径点i与路径j的权值为Wij,则对应权值的表达式为:
2.根据权利要求1所述的一种机器人路径规划方法，其特征在于，所述的适应函数全局优化搜索，再对聚群行为、追尾行为做具体描述，设在人工鱼i通过双目视觉传感器和测距传感器感知距离visual范围内的人工鱼数量为m，则用V inext表示执行聚群行为后的状态，用X" inext表示执行追尾行为后的状态；具体公式表示如下:
3.根据权利要求1~2中任一项所述的一种机器人路径规划装置，其特征在于，它包括一个能执行人工鱼群算法的机器人、机器人视觉系统组成；其中机器人视觉系统由一个双目视觉传感器、一个位移传感器、一个测距传感器组成； 双目视觉传感器用于获取前方图像和利用图像中物体的形状变化情况估计机器人与障碍物的距离； 位移传感器用于测量机器人移动位移； 测距传感器用于测量机器 人与障 碍物的距离。
【文档编号】G05D1/02GK103576680SQ201210260884
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月25日 优先权日:2012年7月25日
【发明者】彭建盛, 李兴, 罗观, 刘云焰 申请人:中国原子能科学研究院