[发明专利]一种基于多智能体的时空路径规划方法

说明书

本发明公开了一种基于多智能体的时空路径规划方法；该方法包括通过规避环境中的静态障碍物，规划机器人的二维行走路径；由行走时刻结合二维行走路径构建机器人的三维时空路径；通过路径调整算法调整机器人的行走速度，规避与动态障碍物的碰撞；本发明使用，构建机器人的二维行走路径，可以不考虑复杂变化的外界环境的影响，能够快速准确的获得机器人的二维行走路径，通过构建的三维时空路径，能够直观的判断出机器人是否发生碰撞，便于机器人的快速调整，通过路径调整算法能够实时根据三维时空路径的变化调整机器人的行走速度，进行规避动态障碍物，能够极大的提高路径规划的效率。

技术领域

本发明涉及机器人路径规划技术领域，尤其涉及一种基于多智能体的时空路径规划方法。

背景技术

智能体是在某一环境下，能够持续自主的发挥作用，如扫地机器人、物流运输机器人等，对这些智能体进行路径规划，是一个复杂的计算过程，即需要规避环境中的静态障碍物，又需要规避环境中随时出现的动态障碍物。现有技术中在对静态障碍物和动态障碍物进行规避时，受变化的复杂外界环境的影响无法快速的构建机器人的路径。不能直观的判断出机器人是否发生碰撞，不便于机器人调整避障。并且在进行路径规划时，同时考虑规避静态障碍物和动态障碍物，路径规划的效率较低。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于多智能体的时空路径规划方法，解决受变化的复杂外界环境的影响无法快速的构建机器人的路径，不能直观判断是否发生碰撞，路径规划效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种基于多智能体的时空路径规划方法，包括步骤：

构建二维行走路径，设定机器人的起点和终点，规划机器人从起点到终点的二维行走路径；构建三维时空路径，随机设定机器人的行走速度，确定在二维行走路径的行走时刻，由行走时刻结合二维行走路径构建机器人的三维时空路径；基于三维时空路径避障，使用上述步骤构建动态障碍物的三维时空路径，若机器人的三维时空路径与动态障碍物的三维时空路径相交具有交点，则机器人与动态障碍物发生碰撞，交点即为碰撞点，设定机器人到达碰撞点前的一段时间为安全时间，在安全时间前通过路径调整算法调整机器人的行走速度，规避与动态障碍物的碰撞。

优选的，构建二维行走路径步骤中，机器人设置有多个，同时对多个机器人并行规划二维行走路径。

优选的，构建二维行走路径步骤中，构建机器人从起点到终点的二维行走路径为：

式中，a_i表示机器人R_i的二维行走路径，i为正整数，表示多个机器人中的任一机器人，表示机器人R_i的起点坐标，表示机器人R_i的终点坐标，v为大于1的正整数，表示a_i二维行走路径中坐标点的总个数，表示机器人R_i的起点坐标与终点坐标之间的任一点p的坐标，p∈(1,v)。

优选的，构建三维时空路径步骤中，随机设定机器人R_i的行走速度；确定机器人R_i的行走时刻，行走时刻与二维行走路径中坐标点的总个数对应，由行走时刻和二维行走路径的坐标点构成三维时空坐标，即：

式中，a_i′表示机器人R_i的三维时空坐标，表示机器人R_i的三维起点坐标，表示机器人R_i的三维终点坐标，表示机器人R_i的三维起点坐标与三维终点坐标之间的任一点p的三维时空坐标，表示a_i′三维时空坐标的行走时刻。

优选的，构建三维时空路径步骤中，由三维时空坐标a_i′构建机器人的三维时空路径为：