[发明专利]一种桥式起重机运动路径规划方法

说明书

本发明涉及一种桥式起重机运动路径规划方法，本发明专利采用一种跳跃搜索节点的方法优化A*算法中拓展节点的选择方法，能有效地提高算法工作的效率。此外，改进型A*算法考虑了起重机的运动学模型，增加了一种转弯代价来减少规划路径中的拐点，缓解起动机运转过程中出现的电机反复启停和吊臂摇动问题。将本方法应用于桥式起重机的路径规划，在规划相同路径任务中，改进的A*算法的能够以更快的速度规划出理想行驶路径。同时，本发明专利提供的方法亦能在获取路径最优的同时兼顾起重机的运动学特性，最大限度地缓解吊臂摆动的问题。该方法应用于桥式起重机路径规划的方法不仅能提高起重机的自动装载效率，也为工业安全生产提供了保障。

技术领域

本发明涉及公路工程测量领域，尤其涉及一种桥式起重机运动路径规划方法。

背景技术

随着生产制造过程中机械化和智能化水平的不断提高，机器能够开始自主化地产生决策。其中，路径规划是机器智能化研究中的一个热点内容，并在无人驾驶、智能导航，智慧物流等领域得到广泛应用。路径规划要求机械智能体在对环境感知的前提下，自主决策生成从初始点到达目标点的运动路径，对其规划质量评价往往包括：路径长度、时间消耗和能耗代价等。

在工业生产中，生产背景与机械结构的差异性给路径规划赋予了不同的要求。其中，桥式起重机因其负载能力强，工作可靠等优点得到了广泛的应用。桥式起重机的运动系统主要由小车运行机构、大车运行机构两部分连结构成，小车负责水平运动，而大车负责前后行进。起重机运载任务往往需要路径规划算法的参与，将运动任务拆解成具体的行进路线。高效的路径规划不仅能够帮助任务为缩短完成时间，还能够提高其自动转载效率和安全性。传统A*算法所规划的路径通过仅关注于起重机运行路径长度上的最优，其规划路径常存在大量拐点和斜线。桥式起重机由于运动时受大车、小车速度之间制约关系的影响，拐点和斜线都会使得台车反复启停，致使起动机吊车的防摇工作难度升高，同时这也是现场作业中的一项大的安全隐患。因此，需要设计一种有效路径规划算法来配合起重机的工作，它提高起重机的工作效率，同时也可以缓解起重机的在运转过程中吊臂的桥式起重机运动路径规划方法。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种可以保证效率获得了提高，所规划的路径更符合起桥式重机的运动学特性的桥式起重机运动路径规划方法。

为了保证在使用过程中，能够保证工作规划路线具有无斜线、少拐点，本发明涉及了一种桥式起重机运动路径规划方法，包括以下步骤：

S1：通过传感器或先验知识对工作环境建模，将搜索区域划分为网格；获取起重机吊臂末端的起始点的坐标位置和目标终点的坐标位置；

S2：判断起始点和终点是否在同一连通区域，若是则返回“寻路结束”，若不是则进入S3；

S3：创建OpenSet和ClosedSet，将起始点作为起始节点加入OpenSet，并将ClosedSet设置为空；建立估价函数F(n)＝G(n)+H(n)+E(n)，用于评估OpenSet和ClosedSet中节点的综合优先级。其中，G(n)用于评估从当前节点n位置到起始节点的距离代价；H(n)用于评估当前节点n到达终点的预计代价；E(n)用于估计起重机运动过程中的运动方向改变而付出的转向代价，用于对拐弯的路径进行适当的惩罚；

S4：当需要进行下一个要遍历的节点时，通过估价函数F(n)选取OpenSet中估价值最小的节点作为当前节点，拥有下一时刻的遍历优先级。

S5：判断当前节点是否为目标节点。若是则返回“寻路结束”；若不是则进入S6；

S6：在ClosedSet中加入当前节点，并在OpenSet中删除该当前节点；

S7：采用一种跳点搜索关键节点的方法，在当前节点附近搜索寻找新的跳跃节点作为可行节点，并判断该可行节点是否在OpenSet中；若在，则将当前节点的距离代价函数值G(n)与父节点判断更新；若不是，则将当前节点加入OpenSet中。