非平坦地形下移动机器人安全路径规划研究
作者:
作者单位:

1.北京工业大学;2.北京眸视科技有限公司

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通讯作者:

中图分类号:

TP242

基金项目:

国家自然科学基金项目(面上项目,重点项目,重大项目)


Research on safe path planning of mobile robot in uneven terrain
Author:
Affiliation:

1.Beijing University of Technology;2.Beijing Elitenect Technologies Co., Ltd.

Fund Project:

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    摘要:

    本文提出一种基于双分辨率 2.5D 分层栅格地图的 Secure A* (SA*) 路径规划方法,以解决移动机器人 在非平坦地形下的安全路径规划问题。首先,设计一种双分辨率 2.5D 分层栅格地图,利用双分辨率栅格对环境 中的障碍物信息与高程信息进行存储,以节约地图的存储空间;然后,结合移动机器人运动能力,把环境中的 高程信息转化为约束因子,结合移动机器人尺寸,把移动机器人到目标点的距离作为自适应因子,引入 A* 算法 的代价函数中,以保证移动机器人在非平坦地形下的路径符合其运动能力;最后,通过仿真实验结果表明,该 方案相比 3D 栅格地图下的传统 A* 算法,可将地图存储空间减少 53.8%,路径的高程标准差降低 63.9%,可以 有效的确保机器人能够在非平坦地下的安全。

    Abstract:

    In this paper, a Secure A* (SA*) path planning method based on dual resolution 2.5D layered raster map is proposed to solve the problem of safe path planning for mobile robots in uneven terrain. Firstly, a dual-resolution 2.5D hierarchical grid map is designed, which uses the dual-resolution grid to store obstacle information and elevation information in the environment for saving the storage space of the map; Then, combined with the movement capabilities of the mobile robot, the elevation information in the environment is converted into a constraint factor. And considering the size of the mobile robot, the distance between the mobile robot and the target point is taken as an adaptive factor, and the cost function of the A* algorithm is introduced to ensure that the path of the mobile robot in uneven terrain conforms to its motion ability; Finally, the results of the simulation experiment show that compared with the traditional A* algorithm under the 3D raster map, this scheme can reduce the map storage space by 53.8% and the path elevation standard deviation by 63.9%, which can effectively ensure the robot is able to be safe in uneven ground.

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  • 收稿日期:2020-09-03
  • 最后修改日期:2020-11-21
  • 录用日期:2020-12-03
  • 在线发布日期: 2021-01-04
  • 出版日期: