申请/专利权人：无锡物联网创新中心有限公司

申请日：2023-12-07

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN117804476B

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：2024.06.18#授权;2024.04.19#实质审查的生效;2024.04.02#公开

摘要：本发明涉及路径规划技术领域，具体公开了一种基于改进DWA和PRM算法的移动机器人动态路径规划方法，包括：通过PRM算法规划出机器人从起点运动到目标点的全局路径；通过DWA算法确定出机器人通过全局路径的最佳速度；控制机器人按照最佳速度通过所述全局路径中的每一节点，在机器人运动过程中，若机器人偏离所述全局路径，则重新规划从机器人当前位置运动到目标点的全局路径，直至机器人到达目标点。本发明提供的基于改进DWA和PRM算法的移动机器人动态路径规划方法,能够全面提升移动机器人动态路径规划的适应性、实时性和冲突解决能力，为移动机器人在动态环境中的智能导航提供更为可靠、高效的解决方案。

主权项：1.一种基于改进DWA和PRM算法的移动机器人动态路径规划方法，其特征在于，所述基于改进DWA和PRM算法的移动机器人动态路径规划方法包括：步骤S1：通过PRM算法规划出机器人从起点运动到目标点的全局路径；步骤S2：通过DWA算法确定出所述机器人通过所述全局路径的最佳速度；步骤S3：控制所述机器人按照所述最佳速度通过所述全局路径中的每一节点，在所述机器人运动过程中，若所述机器人偏离所述全局路径，则重新规划从机器人当前位置运动到目标点的全局路径，直至所述机器人到达目标点；其中，所述通过DWA算法确定出所述机器人通过所述全局路径的最佳速度中，还包括：步骤S21：设置所述机器人的运动状态robot_statex,y,θ,v,ω、时间步长dt、机器人运动学约束kinematic_limitv_max,ω_max,va_max,ωa_max、规划时间fortime、静态障碍物位置obssx,y、静态障碍物大小rs、静态障碍物初始速度v、地图的边界map_limitx1,x2,y1,y2以及机器人运动次数上限i；步骤S22：为了更好的模拟出动态场景，使障碍物随时间而运动，因此每个周期内都需要对障碍物位置信息obssx,y进行更新，具体公式为：obssx,y＝obssx,y+v*dt步骤S23：根据所述机器人运动学约束以及机器人在上一周期的运动状态，确定机器人在当前周期内运动的线速度范围和角速度范围；步骤S24：将线速度范围中的任意一个线速度与角速度范围中的任意一个角速度进行组合，遍历每一个线速度与角速度组合，对于每个线速度和角速度组合，在线速度范围和角速度范围内以一定时间步长进行采样，并在规划时间fortime内模拟机器人在全局路径上的运动轨迹，检测机器人的运动轨迹是否与环境中的障碍物发生碰撞，排除发生碰撞的运动轨迹，也就排除了模拟该运动轨迹的速度组合；步骤S25：根据机器人当前位置与目标点之间的吸引力、机器人与障碍物之间的斥力、机器人当前运动方向与目标点之间的一致性以及机器人当前速度的一致性，以评估出机器人在当前周期内运动的最佳线速度与角速度组合；其中，所述根据机器人当前位置与目标点之间的吸引力、机器人与障碍物之间的斥力、机器人当前运动方向与目标点之间的一致性以及机器人当前速度的一致性，以评估出机器人在当前周期内运动的最佳线速度与角速度组合，还包括：计算出机器人在当前周期内运动的最小适应度，将最小适应度对应的线速度与角速度组合作为机器人在当前周期内运动的最佳线速度与角速度组合；所述机器人在当前周期内运动的最小适应度fintness的计算公式如下：fintness＝Fatt+Frep+Fhead+Fvel式中，Fatt为机器人当前位置与目标点之间的吸引力，Frep为机器人与障碍物之间的斥力，Fhead为机器人当前运动方向与目标点之间的一致性，Fvel为机器人当前速度的一致性；1机器人当前位置与目标点之间的吸引力Fatt的计算公式如下： 式中，Katt为吸引力Fatt的权重系数，robot_statex,y为机器人的当前位置，obsx,y为障碍物的位置，obsr为障碍物的半径；2机器人与障碍物之间的斥力Frep的计算公式如下： 式中，Krep为斥力Frep的权重系数，Krho为斥力项中与距离有关的系数；obsr为障碍物的半径，rho是机器人当前位置与障碍物之间的距离；3机器人当前运动方向与目标点之间的一致性Fhead的计算公式如下：Fhead＝Khead*dist|robot_statex,y-obsx,y|2式中，Khead为一致性Fhead的权重系数，dist表示机器人当前位置与障碍物之间的欧氏距离，robot_statex,y为机器人的当前位置，obsx,y为障碍物的位置；4为机器人当前速度的一致性Fvel的计算公式如下： 式中，Kvel为一致性Fvel的权重系数，v_max为机器人允许的最大线速度，v为机器人当前速度。

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权利要求：

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