Этот пример демонстрирует, как вычислить путь без препятствий между двумя местами на данной карте с помощью Вероятностной Дорожной карты (PRM) планировщик пути. Планировщик пути PRM создает дорожную карту в свободном пространстве данной карты, использующей случайным образом произведенные узлы в свободном пространстве и соединяющей их друг с другом. Если дорожная карта была создана, можно запросить для пути от данного местоположения запуска до данного местоположения конца на карте.
В этом примере карта представлена как карта сетки заполнения с помощью импортированных данных. При выборке узлов в свободном пространстве карты PRM использует это бинарное представление сетки заполнения, чтобы вывести свободное пространство. Кроме того, PRM не учитывает размерность робота при вычислении пути без препятствий на карте. Следовательно, необходимо раздуть карту размерностью робота, для того, чтобы позволить расчет пути без препятствий, который составляет размер робота и гарантирует предотвращение столкновения для фактического робота. Задайте местоположения начала и конца на карте для планировщика пути PRM, чтобы найти путь без препятствий.
load exampleMaps.matИмпортированные 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 импортированный simpleMap данные и построение представление сетки заполнения с помощью binaryOccupancyMap объект. Установите разрешение 2 ячеек на метр для этой карты.
map = binaryOccupancyMap(simpleMap,2);
Отобразите карту с помощью show функция на binaryOccupancyMap объект
show(map)
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 inflate функция.
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 inflate функционируйте, чтобы сохранить исходную карту.
mapInflated = copy(map); inflate(mapInflated,robotRadius);
Отобразите раздутую карту
show(mapInflated)
Теперь необходимо задать планировщика пути. Создайте a mobileRobotPRM возразите и задайте связанные атрибуты.
prm = mobileRobotPRM;
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 настроиться для того, чтобы 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;
Задайте местоположения начала и конца на карте для планировщика пути, чтобы использовать.
startLocation = [2 1]; endLocation = [12 10];
Ищите путь между местоположениями начала и конца с помощью findpath функция. 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 импортированный complexMap данные, которые представляют большой и сложный план здания и создают бинарное представление сетки заполнения с данным разрешением (1 ячейка на метр)
map = binaryOccupancyMap(complexMap,1);
Отобразите карту.
show(map)
Скопируйте и раздуйте карту, чтобы включить размер робота для предотвращения препятствия
mapInflated = copy(map); inflate(mapInflated, robotRadius);
Отобразите раздутую карту.
show(mapInflated)
Обновите объект PRM с недавно расширенной картой и задайте другие атрибуты.
prm.Map = mapInflated;
Установите NumNodes и ConnectionDistance свойства.
prm.NumNodes = 20; prm.ConnectionDistance = 15;
Отобразите график PRM.
show(prm)
Задайте местоположение начала и конца на карте, чтобы найти путь без препятствий.
startLocation = [3 3]; endLocation = [45 35];
Ищите решение между местоположением начала и конца. 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 между местоположением начала и конца существует выполнимый путь.
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)
