[发明专利]一种自动化浇筑混凝土全覆盖运动路径规划方法

说明书

一种自动化浇筑混凝土全覆盖运动路径规划方法，包括以下步骤：步骤1：提取2D地图中浇筑机器需要施工的浇筑区域；步骤2：基于栅格法将浇筑区域分割成平行、等大小若干个相邻的子区域；步骤3：再采用遗传算法找出覆盖所有区域的最优路径；步骤4：浇筑机器在子区域内采取直线往返作业，为避免重复作业已覆盖区域，将每个区域赋值K,表示该区域是否已浇筑，未浇筑为0，已浇筑为1，引入A*算法寻找机器到下一区域的最优路径，直至所有区域达到全浇筑覆盖效果。本发明通过路径规划方法提高了作业效率，减少了全浇注覆盖重叠与遗漏，节省了时间与精力。

技术领域

本发明涉及一种自动化浇筑混凝土路径规划方法，具体地说是一种全覆盖遍历路径规划方法。

背景技术

随着科技的进步和计算机技术的不断发展，自动化浇筑混凝土终将替代人工浇筑。自动化浇筑机器执行浇筑任务时，需要进行路径规划，要使机器能够完成在给定区域的作业任务，就必须预先规划一个作业参考路径，而且参考路径品质直接影响作业成量。所以，有必要设计一种适合浇筑机器作业的全覆盖路径规划的算法。

发明内容

针对现有的人工浇筑不能有效应对，覆盖率达不到要求，重复率高的缺点，本发明提出了一种自动化浇筑混凝土全覆盖运动路径规划方法，为浇筑机械实现自动化操作提供技术条件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自动化浇筑混凝土全覆盖运动路径规划方法，包括以下步骤：

步骤1：提取2D地图中浇筑机器需要施工的浇筑区域；

步骤2：基于栅格法将浇筑区域分割成平行、等大小若干个相邻的子区域；

步骤3：再采用遗传算法找出覆盖所有区域的最优路径；

步骤4：浇筑机器在子区域内采取直线往返作业，为避免重复作业已覆盖区域，将每个区域赋值K,表示该区域是否已浇筑，未浇筑为0，已浇筑为1，引入A*算法寻找机器到下一区域的最优路径，直至所有区域达到全浇筑覆盖效果。

进一步，所述步骤1中，利用深度摄像头建立环境的3D模型并将其底面作为有效区域。

再进一步，所述步骤2中，采用栅格法，在环境中建立一个二维坐标系，横向为X轴，纵向为Y轴，原点定在左上角，采用一条平行于Y轴的直线为扫描线和一条平行于X轴的直线为扫描线扫描浇筑区域，将其分割成平行、等大小若干个相邻的子区域。

所述步骤3中，将所有浇筑子区域采用遗传算法编译得出一条最优覆盖路径，该路径从起始子区域出发，覆盖整个区域，将整个区域内所有子区域编译成一条数字链，机器按照编译好的最优化路径作业，达到遍历子区域。

所述步骤4中，A*算法采用一个启发函数f(n)来指导节点扩展和节点搜索的选择：

f(n)＝g(n)+h(n)

式中g(n)表示从初始点到当前节点n在一定评价函数下的最优代价，h(n)是依赖于问题领域的启发式信息，反映从当前节点n到目标点之间路径代价的估计值；

A_i表示是区域中的第i个节点，A₀表示起始点，A_n为当前节点n，D(A_i-1，A_i)表示节点A_i-1与节点A_i之间的距离，ρ_i是节点A_i-1与节点A_i之间的环境加权系数，该值路径的易通行程度与能量消耗系数相关，h(n)用曼哈顿距离表示：

h(n)＝D_x(G-A_n)+D_y(G-A_n)