[发明专利]基于遗传算法的扫地机器人扫地行走路径规划方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的扫地机器人扫地行走路径规划方法，包括以下步骤：步骤一、染色体编码；步骤二、群体初始化；步骤三、构造适应度函数；步骤四、进行交叉算子、变异算子、插入算子和删除算子的遗传操作，得到扫地机器人清扫整个环境地面的最优路径。本发明采用遗传算法来进行扫地机器人的路径规划，且在遗传算法的初始种群体择时采用改进的果蝇算法进行选择，方法步骤简单，实现方便，且能够有效得到扫地机器人清扫整个环境地面的最优路径，使其不重复扫地，也不漏掉任何一个地方，提高了扫地效率和效果，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种基于遗传算法的扫地机器人扫地行走路径规划方法。

背景技术

扫地机器人是当今服务机器人领域一个热门的研究方向，扫地机器人适用于宾馆、酒店、图书馆、办公场所和大众家庭，能够自动完成房间空旷地面的清扫除尘任务，将大大减低人们扫地的劳动强度。而随着智能化的发展，人们对扫地机器人的智能化、高效率提出了更高的要求。目前,有多种扫地机器人在市面销售，但是在效率和效果方面还有所欠缺，还不能很好地满足人们的使用需求。而扫地机器人要想提高扫地效率和效果，就要规划好其行走路径，使其不重复扫地，也不漏掉任何一个地方。现有技术中还缺乏理想的路径规划方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于遗传算法的扫地机器人扫地行走路径规划方法，其采用遗传算法来进行扫地机器人的路径规划，且在遗传算法的初始种群体择时采用改进的果蝇算法进行选择，方法步骤简单，实现方便，且能够有效得到扫地机器人清扫整个环境地面的最优路径，使其不重复扫地，也不漏掉任何一个地方，提高了扫地效率和效果，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于遗传算法的扫地机器人扫地行走路径规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、染色体编码：将扫地机器人清扫整个环境地面的路径表示为其中为第i′段路径段的矢量表示，它的两个端点分别表示为P_i′和P_i′+1，符号“+”表示矢量的运算；用O表示原点，将表示为整个扫地机器人的运动路径表示为路点矢量集合n为路点总数，中i′的取值为1～n-1，为原点O到端点P_i′的路径段的矢量表示，为原点O到端点P_i′+1的路径段的矢量表示；设P_i′的坐标点表示为将路径以坐标点形式储存，完成对染色体的编码，所有的路径T是可能的一个满足条件路径；

步骤二、群体初始化：采用改进的果蝇算法产生扫地机器人清扫整个环境地面的可行路径集合，作为遗传算法的初始群体；具体过程为：

步骤201、初始化果蝇群体位置；果蝇群体位置为遗传算法的初始群体的集合；

步骤202、赋予果蝇个体利用嗅觉搜寻食物的随机方向和距离；

步骤三、计算与原点的距离D，再计算味道浓度判定值S；

步骤四、把S带入味道浓度判定函数；

步骤205、求此果蝇群体中的味道浓度最高的果蝇；

步骤206、记录最佳味道浓度值和对应最佳味道浓度值的果蝇位置；

步骤207、根据味道浓度判定值计算果蝇群体的平均味道浓度判定值其中，S_i(r)为第r代中果蝇i的味道浓度判定值，N为迭代次数；

步骤208、根据公式计算果蝇群体平均味道浓度判定值的方差σ²；

步骤209、根据公式选取下一次迭代的步长，其中，h_r为种群第r代搜索步长；