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一种基于Voronoi骨架的移动机器人融合路径规划方法 

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申请/专利权人:南京航空航天大学

摘要:本发明涉及一种基于Voronoi骨架的移动机器人路径规划方法,属于路径规划领域。首先,使用激光建图雷达构建移动机器人工作环境栅格地图,通过栅格‑骨架图构造方法,依次使用Delaunay三角剖分、对偶Voronoi图构造及无向图邻接矩阵变换多个步骤构建工作环境Voronoi骨架图。其次,基于骨架顶点使用A*算法进行全局路径规划、并根据空间避障需求进行路径点优化生成一条全局优化先验路径。之后,优化DWA算法速度采样空间,通过改进评价函数引入全局优化引导,构建全局引导型DWA算法。最后,通过动态目标点将局部路径规划与全局规划路径进行融合,实时探测周围障碍物进行避障操作直至移动机器人到达终点。本发明显著提高了移动机器人的导航安全性、路径平滑性和运行高效性。

主权项:1.一种基于Voronoi骨架的移动机器人融合路径规划方法,其特征在于包括离线阶段和在线阶段过程,所述离线阶段包含以下步骤:步骤1:构建栅格地图:使用激光SLAM方法构建移动机器人作业环境栅格地图;步骤2:Voronoi骨架图构建:通过栅格-骨架图构造方法,在栅格地图上通过种子点集提取、Delaunay三角剖分得到三角网格图;在三角网格图上通过对偶Voronoi构造得到Voronoi图;针对Voronoi图创建邻接矩阵,通过邻接矩阵变换对障碍物栅格相关的Voronoi顶点和边进行处理,并删除冗余顶点,得到移动机器人作业环境的骨架图;步骤3:全局先验路径规划:在移动机器人运行前,根据骨架图规划-关键顶点优化两阶段规划方法,基于骨架顶点使用A*算法进行全局路径规划得到初步全局路径;然后根据关键顶点提取方法对初步全局路径中的关键顶点进行选取,依次连接关键顶点得到一条全局优化先验路径;所述在线阶段包括以下步骤:步骤4:局部路径动态目标点规划:根据机器人与全局先验路径之间的相对位置关系,依次以全局先验路径中的拐点作为局部路径规划的动态目标点,进而将全局先验路径与实时局部路径进行融合;步骤5:局部无碰撞路径规划:通过优化DWA算法的速度采样空间,在评价函数中引入全局引导型函数项、终点引导型函数项构建全局引导型DWA算法;将其作为局部路径规划算法,以步骤4规划的动态目标点为算法输入目标,通过循环执行的局部无碰撞路径规划直至移动机器人到达最终目标。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 南京航空航天大学 一种基于Voronoi骨架的移动机器人融合路径规划方法

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