Документация

Импортируйте карты в качестве примера для планирования пути

load exampleMaps.mat

Импортированные карты: simpleMap, complexMap и ternaryMap.

whos *Map*

  Name              Size               Bytes  Class      Attributes

  complexMap       41x52                2132  logical              
  emptyMap         26x27                 702  logical              
  simpleMap        26x27                 702  logical              
  ternaryMap      501x501            2008008  double               

Используйте импортированные данные simpleMap и создайте представление сетки заполнения с помощью robotics.BinaryOccupancyGrid класса. Установите разрешение 2 ячеек на метр для этой карты.

map = robotics.BinaryOccupancyGrid(simpleMap,2);

Отобразите карту с помощью функции show на объекте robotics.BinaryOccupancyGrid

show(map)

Задайте размерности робота и раздуйте карту

Чтобы гарантировать, что робот не сталкивается ни с какими препятствиями, необходимо раздуть карту размерностью робота прежде, чем предоставить его планировщику пути PRM.

Здесь размерность робота может быть принята, чтобы быть кругом с радиусом 0,2 метров. Можно затем раздуть карту этой размерностью с помощью функции inflate.

robotRadius = 0.2;

Как упомянуто прежде, PRM не составляет размерность робота, и следовательно обеспечение расширенной карты к PRM учитывает размерность робота. Создайте копию карты перед использованием функции inflate, чтобы сохранить исходную карту.

mapInflated = copy(map);
inflate(mapInflated,robotRadius);

Отобразите раздутую карту

show(mapInflated)

Создайте PRM и установленные параметры

Теперь необходимо задать планировщика пути. Создайте объект robotics.PRM и задайте связанные атрибуты.

prm = robotics.PRM;

Присвойте расширенную карту объекту PRM

prm.Map = mapInflated;

Задайте количество узлов PRM, которые будут использоваться во время конструкции PRM. PRM создает дорожную карту с помощью данного количества узлов на данной карте. На основе размерности и сложности входной карты, это - один из первичных атрибутов, чтобы настроить порядок получить решение между двумя точками на карте. Большое количество узлов создает плотную дорожную карту, и увеличивает вероятность нахождения пути. Однако наличие большего количества узлов увеличивает время вычисления и для создания дорожной карты и для нахождения решения.

prm.NumNodes = 50;

Задайте максимальное позволенное расстояние между двумя связанными узлами на карте. PRM соединяет все узлы, разделенные этим расстоянием (или меньше) на карте. Это - другой атрибут, чтобы настроиться в случае больших и/или сложных входных карт. Большое расстояние связи увеличивает возможность соединения между узлами, чтобы найти путь легче, но может увеличить время вычисления создания дорожной карты.

prm.ConnectionDistance = 5;

Найдите выполнимый путь на созданном PRM

Задайте запускают и заканчивают местоположения на карте для планировщика пути, чтобы использовать.

startLocation = [2 1];
endLocation = [12 10];

Ищите путь между запуском и местоположениями конца с помощью функции findpath. Решение является набором waypoints от местоположения запуска в конец местоположение. Обратите внимание на то, что path будет отличаться из-за вероятностной природы алгоритма PRM.

path = findpath(prm, startLocation, endLocation)

path = 7×2

    2.0000    1.0000
    1.9569    1.0546
    1.8369    2.3856
    3.2389    6.6106
    7.8260    8.1330
   11.4632   10.5857
   12.0000   10.0000

Отобразите решение PRM.

show(prm)

Используйте PRM для большой и сложной карты

Используйте импортированные данные complexMap, которые представляют большой и сложный план здания, и создайте бинарное представление сетки заполнения с данным разрешением (1 ячейка на метр)

map = robotics.BinaryOccupancyGrid(complexMap,1);

Отобразите карту.

show(map)

Раздуйте карту на основе размерности робота

Скопируйте и раздуйте карту, чтобы включить размер робота для предотвращения препятствия

mapInflated = copy(map);
inflate(mapInflated, robotRadius);

Отобразите раздутую карту.

show(mapInflated)

Сопоставьте существующий объект PRM с новой картой и установленными параметрами

Обновите объект PRM с недавно расширенной картой и задайте другие атрибуты.

prm.Map = mapInflated;

Установите NumNodes и свойства ConnectionDistance.

prm.NumNodes = 20;
prm.ConnectionDistance = 15;

Отобразите график PRM.

show(prm)

Найдите выполнимый путь на созданном PRM

Задайте запускают и заканчивают местоположение на карте, чтобы найти препятствие свободным путем.

startLocation = [3 3];
endLocation = [45 35];

Ищите решение между местоположением конца и запуском. Для комплексных карт не может быть выполнимого пути для данного количества узлов (возвращает пустой путь).

path = findpath(prm, startLocation, endLocation);

Поскольку вы планируете путь на большой и сложной карте, большее число узлов может требоваться. Однако часто не ясно, сколько узлов будет достаточно. Настройте количество узлов, чтобы убедиться, что существует выполнимый путь между местоположением конца и запуском.

while isempty(path)
    % No feasible path found yet, increase the number of nodes
    prm.NumNodes = prm.NumNodes + 10;
    
    % Use the |update| function to re-create the PRM roadmap with the changed
    % attribute
    update(prm);
    
    % Search for a feasible path with the updated PRM
    path = findpath(prm, startLocation, endLocation);
end

Отобразите путь.

path

path = 12×2

    3.0000    3.0000
    4.2287    4.2628
    7.7686    5.6520
    6.8570    8.2389
   19.5613    8.4030
   33.1838    8.7614
   31.3248   16.3874
   41.3317   17.5090
   48.3017   25.8527
   49.4926   36.8804
      ⋮

Отобразите решение PRM.

show(prm)

Используйте PRM с вероятностной сеткой заполнения

Создайте объект robotics.OccupancyGrid с помощью импортированных ternaryMap данных. ternaryMap представляет среду с помощью вероятностей, где вероятность заполнения для свободного пространства 0, поскольку занятое место равняется 1, и для неизвестного пробела 0.5. Здесь, разрешение 20 ячеек на метр используется.

map = robotics.OccupancyGrid(ternaryMap,20);
show(map)

Раздуйте карту на основе размерности робота

Скопируйте и раздуйте карту, чтобы включить размер робота для предотвращения препятствия

mapInflated = copy(map);
inflate(mapInflated, robotRadius);

Отобразите раздутую карту.

show(mapInflated)

Сопоставьте существующий объект PRM с новой картой и установленными параметрами

Обновите объект PRM с недавно расширенной картой и задайте другие атрибуты. PRM использует FreeThreshold на объекте OccupancyGrid определить свободное пространство препятствия и вычисляет путь в этом свободном пространстве препятствия. Значение неизвестных ячеек в ternaryMap 0.5, в то время как FreeThreshold по умолчанию на объекте OccupancyGrid mapInflated 0.2. В результате PRM не запланирует путь в неизвестной области.

prm.Map = mapInflated;

Установите NumNodes и свойства ConnectionDistance

prm.NumNodes = 60;
prm.ConnectionDistance = 5;

Отобразите график PRM.

show(prm)

Найдите выполнимый путь на созданном PRM

Задайте запускают и заканчивают местоположение на карте, чтобы найти препятствие свободным путем.

startLocation = [7 22];
endLocation = [15 5];

Ищите решение между местоположением конца и запуском. Продолжите добавлять узлы, пока путь не будет найден.

path = findpath(prm, startLocation, endLocation);
while isempty(path)
    prm.NumNodes = prm.NumNodes + 10;
    update(prm);
    path = findpath(prm, startLocation, endLocation);
end

Отобразите путь.

path

path = 10×2

    7.0000   22.0000
    7.9059   22.1722
   10.6881   22.3734
   11.7508   19.3716
   13.7982   17.1659
   17.5826   14.6769
   16.8227    9.9964
   15.1329    8.3100
   14.9489    5.7648
   15.0000    5.0000

Отобразите решение PRM.

show(prm)

Смотрите также