[发明专利]一种改进A*算法的药房机器人路径规划方法

说明书

本发明公开了一种改进A*算法的药房机器人路径规划方法，属于智能机器人领域。一种改进A*算法的药房机器人路径规划方法，包括以下步骤：采用栅格法搭建自动化药房的地图模型；在地图模型中，针对实际自动化药房中存在的障碍物对其进行膨胀处理；同时改进A*算法的评价函数，结合几何代数方法来剔除路径规划中多余的冗余点，进而在保证搜索效率的前提下得到最优路径。本发明不仅解决了取药机器人在进行路径规划时与药架等障碍物发生碰撞的问题，同时解决了取药机器人在进行路径规划时容易产生多余冗余点的问题。

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，具体涉及一种改进A*算法的药房机器人路径规划方法。

背景技术

随着各大医院逐渐引入自动化药房系统，传统的人工取药工作被取药机器人所替代，其中取药机器人路径规划一直是研究的重点。路径规划算法主要包括Floyd算法、人工势场法、蚁群算法、RRT算法等。而A*算法因具备计算量小、路径规划搜索效率高等优点一直被广泛的研究。传统A*算法在进行路径规划过程中忽略了路径的搜索效率、安全性。针对这些问题，基于改进A*算法设计一种新的药房机器人路径规划显得十分重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种改进A*算法的药房机器人路径规划方法，解决现有路径规划过程中忽略路径的搜索效率、安全性问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种改进A*算法的药房机器人路径规划方法，包括以下步骤：采用栅格法搭建自动化药房的地图模型；在地图模型中，针对实际自动化药房中存在的障碍物对其进行膨胀处理；同时改进A*算法的评价函数，结合代数方法来剔除路径规划中多余的冗余点，进而在保证搜索效率的前提下得到最优路径。

进一步地，所述采用栅格法搭建自动化药房的地图模型包括：搭建平面栅格地图模型时构建N*M的栅格地图，地图中含有各取药机器人起始位置和目标位置信息，障碍物占据栅格地图的信息。

进一步地，所述在地图模型中，针对实际自动化药房中存在的障碍物对其进行膨胀处理包括：将药架膨胀半径设定为机器人宽度的一半左右，这样机器人在药房过道中规划出的路径与障碍物的最小距离大于机器人宽度的一半，这样能够保证取药机器人本体的宽度小于两个药架之间可通行的区域。

进一步地，所述改进A*算法的评价函数，结合代数方法来剔除路径规划中多余的冗余点包括：

改进A*算法的评价函数：

其中：(x,y)为当前被搜索节点，f(x,y)为估计成本，g(x,y)为实际成本，h(x,y)为启发函数，A为当前点到目标点的距离，a为起始点到目标点的距离，n为药架占总栅格的总数，L为机器人自身所占栅格的数目，N*M为总栅格数量，γ为安全因子。

进一步地，所述结合代数方法来剔除路径规划中多余的冗余点包括：采用三阶行列式面积法解决路径中三点共线的问题；

其中：节点A用坐标(x0,y0)表示，节点B用坐标(x1,y1)表示，节点C用坐标(x2,y2)表示。如果S_Δ等于零时，说明A、B、C三点共线，那么节点B为冗余点，需剔除，路径由A到B再到C直接变为由A到C。

进一步地，所述结合代数方法来剔除路径规划中多余的冗余点还包括：采用角平分线判别法对路径中不必要的转折点进行处理；