[发明专利]基于当量膨胀的狭窄环境空间的移动机器人可通行性方法

权利要求书

1.一种基于当量膨胀的狭窄环境空间的移动机器人可通行性方法，其特征在于，所述移动机器人可通行性方法包括以下步骤：

S1、搜索栅格地图中的连通区域，提取有通行路径的通道，并计算通道的宽度；

S2、将移动机器人的运动方式划分成三种运动方式，并求移动机器人几何尺寸未知条件下，移动机器人在三种运动方式下通过通道的极限尺寸，并验证给定的移动机器人是否在极限尺寸内，其中，所述三种运动方式分别为斜移、自转、任意半径方式；

S3、对已知移动机器人几何尺寸条件下，计算目标通道，提取在目标范围内通道，并计算步骤S2中三种运动方式下，移动机器人几何中心在通道的可运行范围，该可运行范围简称为G区；

S4、求出每个G区的最窄宽度，并求得相应通道的倾角，实现过程如下：

对步骤S3中三种运动方式算出的G区，根据不同的运行方式j分别计算沿路径方向的G区宽度，对最窄处的宽度记为Widthcar_least_j，原始通道宽度记为Width，则对应的此处的膨胀比例为

原始膨胀量为wc为移动机器人的宽度，则膨胀量

其中，Widthcar_least_j和width单位为m，new_value_j和origin_value单位为m，j取值1，2，3，分别对应斜移、自转、任意半径方式；

S5、由通道倾角大小，对步骤S2中三种运动方式分别给定权值，计算总的当量膨胀，得到改进膨胀地图，其中当量求解过程为：

由通道转角处的角度，分别确定斜移、自转、任意半径方式的权重；三种权重分别为β₁，β₂，β₃，

则对应的总的当量膨胀值final_value为final_value＝β₁*new_value_1+β₂*new_value_2+β₃*new_value_3；

S6、将栅格地图进行当量膨胀；

S7、重新进行全局规划，使得移动机器人的路径规划落入当量膨胀后的自由区域。

2.根据权利要求1所述的基于当量膨胀的狭窄环境空间的移动机器人可通行性方法，其特征在于，所述步骤S1的实现过程如下：

将用于移动机器人自主导航的全局地图以栅格地图形式储存，其中，占据的栅格作为障碍物，未占据的栅格构成可行的通道，搜索栅格地图中的连通区域，提取连通区域中的所有通道passage1、passage2、…， passagen，并计算上述通道的宽度w1、w2、…， wn。

3.根据权利要求1所述的基于当量膨胀的狭窄环境空间的移动机器人可通行性方法，其特征在于，所述步骤S2的实现过程如下：

对连通区域中的所有通道passage1，passage2…， passagen分别计算三种运动方式的极限尺寸，其中，(1)采用斜移方式，移动机器人的角度不改变，计算得到机器人恰好通过通道的极限长、宽尺寸分别为lcar1-i、wcar1-i，i＝1，2，…，n，n为通道数目，i代表当前第i个通道；(2)采用自转方式，并设定移动机器人的自转点在通道最宽处，计算得到相应的极限长宽尺寸lcar2-i，wcar2-i；(3)采用任意半径方式，等价于求解移动机器人边线在通道几何边线约束下的线性规划问题，计算得到相应的极限长宽尺寸lcar3-i，wcar3-i；

对现有已知移动机器人的几何尺寸进行判断，移动机器人的长度和宽度均在上诉计算的极限尺寸(lcarj-i，…lcarj-n)，(wcarj-i，…wcarj-n)范围内，j 1，2，3；j代表第j种运动方式，则证明移动机器人可运行范围存在一定空间；若不在计算的极限尺寸范围内，则证明移动机器人可运行范围不存在空间，判定不可以进行规划。