一种用于无人环卫车贴边清扫的图优化路径规划方法与流程

技术特征：
1.一种用于无人环卫车贴边清扫的图优化路径规划方法，包括两个步骤：障碍物目标分类：将环卫车遇到的障碍分为两类，一类是无法越过但需要尽量贴近的路沿，另一类是环卫车不能靠近且需要绕行的人或车辆等障碍；图结构设计：将未知的车辆状态和状态之间所受的约束表示为超图结构，分析车辆状态之间的递推关联和约束；在路径规划中，将未知的车辆状态表示为节点，将节点之间的约束关系表示为边；节点分为两类：一是表示车辆位置、偏航角的状态节点x＝(x,y,θ)；二是表示车辆状态之间行驶时间的节点δt；边的类型也分为两类：一是相邻车辆状态节点之间所受的约束，包括转弯半径、角速度、加速度的限制；二是车辆状态节点自身所受的约束，包括距离某个障碍物或路沿的最小距离；在求解最优的车辆状态集合前，将图结构转化为数学描述；用x表示车辆的状态节点，包括平面坐标和偏航角度，用q表示某段路径中这些状态的集合：q＝{x1,x2...,x
n
}用δt表示车辆的行驶时间节点，t表示其集合：t＝{δt1,δt2...,δt
n
}用b表示所有节点集合：b＝(q,t)。2.根据权利要求1所述的一种用于无人环卫车贴边清扫的图优化路径规划方法，其特征在于：将路径规划过程转为求解目标函数f(b)取得最小值时的解b
*
，f(b)由若干个约束子函数f
k
(b)组成，b
*
中的车辆状态集合即为最终的车辆路径：f(b)＝∑γ
k
f
k
(b)b
*
＝arg
min f(b)虽然f
k
(b)对于车辆状态的约束目标不同，但都是将车辆状态优化到某一固定区间，因此具有相似的计算模式，其中下边界约束函数计算如下：利用归一化参数s,n来将不同尺度的约束函数统一到同一水平，b
r
为满足该约束子函数的最优状态，e为优化冗余量。3.根据权利要求2所述的一种用于无人环卫车贴边清扫的图优化路径规划方法，其特征在于：在对车辆周围的障碍物进行分类后，车辆状态节点的一元边在受路沿排斥作用的同时，还会根据所需的贴边距离来和路沿保持一定的吸引力，此约束子函数f
edge
计算如下：其中为同时具有上下边界的三段式目标函数，
±
d表征了环卫车贴边时在允许范围内的距离偏移。4.根据权利要求2所述的一种用于无人环卫车贴边清扫的图优化路径规划方法，其特征在于：环卫车在清扫过程中保持贴边距离的稳定性不仅可以提高硬件电机的使用寿命还能提高清扫的整洁度，因此可将贴边距离的变化成度加入到约束函数中：
其中，是贴边距离的均值，n是车辆状态节点的个数，δ是该约束函数的归一化参数。5.根据权利要求2所述的一种用于无人环卫车贴边清扫的图优化路径规划方法，其特征在于：在环卫车辆贴边清扫过程中，在保持贴边的同时还需要适配扫盘和车辆的行驶速度，以达到尽可能高的清扫效率，将此约束添加到子函数中：其中δ
p
,δ
v
是行驶距离和速度的归一化参数，是车辆状态之间的距离，v
i
,v
s
是车辆状态节点对应的车速和清扫盘的转速。

技术总结
本发明公开了路径规划技术领域的一种用于无人环卫车贴边清扫的图优化路径规划方法，包括两个步骤：一是障碍物目标的分类；二是图结构中约束边的设计；本发明采用基于代价函数最小化的图优化方法来研究环卫车辆贴边清扫时的路径规划问题，根据障碍物类型的不同，对图中的车辆状态节点添加贴边约束和整体清扫效率约束后，该方法可以让环卫车安全有效地执行贴边清扫任务。行贴边清扫任务。行贴边清扫任务。


技术研发人员：苏金亚 杨增辉
受保护的技术使用者：无锡太机脑智能科技有限公司
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2021/10/8