申请/专利权人：河北工业大学

申请日：2022-03-04

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN114593744B

主分类号：G01C21/34

分类号：G01C21/34

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.06.24#实质审查的生效;2022.06.07#公开

摘要：本发明公开了一种基于探路者算法的改进RRT路径规划方法。该方法在传统RRT路径规划算法的基础上引入引导路径，利用探路者优化算法生成最优引导路径，再利用最优引导路径指引RRT的新节点Xnew的生成，不仅利用了RRT算法的随机性，而且利用了引导路径使新节点朝向目标点方向扩展的特性，从而提高了路径规划的目标性，降低路径搜索的随机性和搜索时间，从而提高路径规划的效率、实时性和成功率，加强避障能力。本发明引入了路径点邻近区域采样的方法来确定随机点的生成，使每个路径点能够在特定区域内采样，不仅避免了采样点的随机性，提高RRT算法采样时的目标导向性，而且避免了与障碍物产生碰撞。

主权项：1.一种基于探路者算法的改进RRT路径规划方法，其特征在于，该方法步骤如下：步骤1、创建机器人的工作空间C；工作空间C由障碍物空间Xobs和自由空间Xfree组成；步骤2、给定机器人在工作空间C中的初始点Xt和目标点Xg的坐标；初始点Xt和目标点Xg位于自由空间Xfree；步骤3、以步骤2给定的初始点Xt为起点，基于探路者算法生成一条最优引导路径；步骤4、在步骤3生成的最优引导路径的基础上，通过RRT-Connect算法或RRT算法得到最终路径；所述RRT-Connect算法具体是：S4.1、初始化两棵随机树T和T′及随机树参数；把初始点Xt加入随机树T中，把目标点Xg加入随机树T′中；S4.2、在步骤3生成的最优引导路径上进行随机采样，生成两个路径采样点pathnode和pathnode′；再在路径采样点pathnode的邻近区域中产生一个随机树的随机点Xrand，同时在路径采样点pathnode′的邻近区域中产生一个随机树的随机点Xrand′；S4.3、更新随机树T和T′的节点：更新随机树T的节点：在随机树T的随机树节点集合v中找到与随机点Xrand之间的距离d最近的节点Xnear；再在节点Xnear和Xrand的直线上、从节点Xnear出发、向随机点Xrand方向、以扩展步长t截取节点Xnew，并计算节点Xnear和Xnew的连线与水平线的角度值θ；再判断从节点Xnear到Xnew之间是否存在障碍物；若存在障碍物，则舍弃该Xnew，返回S4.2重新进行采样；若不存在障碍物，则将该节点Xnew加入随机树节点集合v中；更新随机树T′的节点：在随机树T′的随机树节点集合v′中找到与随机点Xrand′之间的距离d′最近的节点Xnear′；再在节点Xnear′和Xrand′的直线上、从节点Xnear′出发、向随机点Xrand′方向、以扩展步长t截取节点Xnew′，并计算节点Xnear′和Xnew′的连线与水平线的角度值θ′；再判断从Xnear′到Xnew′之间是否存在障碍物；若存在障碍物，则舍弃该Xnew′，返回S4.2重新进行采样；若不存在障碍物，则将Xnew′加入随机树节点集合v′中；S4.4、计算节点Xnew与Xnew′之间的距离dg′来检测节点Xnew′是否到达Xnew附近；若dg′≥目标点阈值h，则节点Xnew′没有到达Xnew附近，返回S4.2并将节点Xnear′和Xnew′之间的路径连接；若dg′＜目标点阈值h，则节点Xnew′已到达Xnew附近，进入S4.5；S4.5、分别从初始点Xt和目标点Xg开始回溯，分别将随机树节点依次连接，最后将两棵随机树T和T′的各自的最后一个节点相连，得到最终路径；所述RRT算法具体是：A4.1、初始化一棵随机树T及随机树参数；把初始点Xt加入随机树T中；A4.2、在步骤3生成的最优引导路径上进行随机采样，生成一个路径采样点pathnode；再在该路径采样点pathnode的邻近区域中产生一个随机树的随机点Xrand；A4.3、更新随机树T的节点：在随机树T的随机树节点集合v中找到与随机点Xrand之间的距离d最近的节点Xnear；再在节点Xnear和Xrand的直线上、从节点Xnear出发、向随机点Xrand方向、以扩展步长t截取节点Xnew，并计算节点Xnear和Xnew的连线与水平线的角度值θ；再判断从节点Xnear到Xnew之间是否存在障碍物；若存在障碍物，则舍弃该节点Xnew，返回A4.2重新进行采样；若不存在障碍物，则将该节点Xnew加入随机树节点集合v中；A4.4、计算节点Xnew与目标点Xg之间的距离dg来检测节点Xnew是否到达目标点Xg附近；若dg≥目标点阈值h，则节点Xnew没有到达目标点Xg附近，返回A4.2，并将节点Xnear和Xnew之间的路径连接；若dg＜目标点阈值h，则节点Xnew已到达目标点Xg附近，进入A4.5；A4.5、沿目标点Xg回溯到初始点Xt，将随机树节点集合v中的节点依次连接，得到最终路径。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 河北工业大学 一种基于探路者算法的改进RRT路径规划方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD