[发明专利]一种球形两栖机器人的全局路径规划方法

权利要求书

1.一种球形两栖机器人的全局路径规划方法，其特征在于它具体包括如下步骤：

(1)对两栖机器人的作业环境信息进行全局采集，得到能够描述作业环境信息的环境图像信号；

(2)根据步骤(1)采集到的环境图像信号，基于栅格法，创建两栖机器人的作业环境模型；

(3)基于步骤(1)创建的两栖机器人的作业环境模型，利用A-Star算法规划出每两个目标点的路径；

(4)利用融合Floyd算法对步骤(3)规划出的目标点之间的路径进行平滑度优化，进而得到优化后的路径，并生成距离矩阵E；

(5)结合步骤(4)优化后的路径，融合蚁群算法确定所有目标点的遍历顺序，并找到一条既能遍历所有目标点又能最终返回起点的最短距离，作为该两栖机器人的移动路径。

2.根据权利要求1所述一种球形两栖机器人的全局路径规划方法，其特征在于所述步骤(1)中对两栖机器人的作业环境信息进行全局采集是通过两栖机器人所配置的激光雷达对全局环境信息进行采集。

3.根据权利要求1所述一种球形两栖机器人的全局路径规划方法，其特征在于所述步骤(3)中采用A-Star算法规划每两个目标点间的规划路径，由以下步骤构成：

(3-1)建立存放待考察节点的Open列表和存放从Open列表中选出的即考察到的，且评价函数最低的节点的Closed列表，Closed列表中所有的节点将组成最终的路径；

(3-2)确定起始栅格节点S，把起始栅格节点S归入Open列表中；

(3-3)在Open列表中进行选择，根据式(1)所示的评价函数，计算Open列表中的每个待考察节点的评价函数，并从中选择评价函数最低的节点放入到Closed列表中；

F(i)＝G(i)+H(i) (1)

其中，i表示第i个节点，G(i)表示从起始栅格节点S到第i个节点的付出代价值，H(i)表示从第i个节点到目标点T的预测代价值；

(3-4)若此时Open列表为空，也就是指以当前节点为中心，意味着路径规划失败；若此时Open列表为非空，则查找Open列表中评价函数F(i)最小的节点，将其作为当前节点A，并将该节点A放入到Closed列表中；

(3-5)判断步骤(3-4)中选取的节点A是否为目标点，如果是，则流程结束；反之，则以该节点A为父节点在其周围进行子节点扩展，并进行扩展后处理；

(3-6)根据(3-5)步骤继续进行子节点扩展，直到当目标节点被放入到Closed列表时，则停止搜索，表明找到从起点到目标点通行的路径；当Open列表为空且目标节点未被找到时，也要停止搜索，标明此时没有能通行的路径。

4.根据权利要求3所述一种球形两栖机器人的全局路径规划方法，其特征在于所述步骤(3-5)中对子节点进行扩展后处理具体是指：

(3-5-1)若待扩展的子节点即不在Closed列表中，也不在Open列表中，同时也不在障碍栅格中，则把该节点加入到Open表中；

(3-5-2)若待扩展的子节点在Closed列表中或者是障碍栅格中，则跳过该子节点；

(3-5-3)若在Open列表中已经有该子节点，则判断该子节点的评价函数F(i)值是否小于Open列表中的评价函数F(i)值，如果是，则更新Open列表中的评价函数F(i)值，依此将待扩展的子节点遍历，并找到评价函数F(i)值最小的子节点。