动态路径规划实例及代码

时间: 2023-09-30 15:07:52 浏览: 53
动态路径规划(Dynamic Path Planning)是指在运动过程中实时计算最优路径的一种路径规划方法。以下是一个简单的动态路径规划的例子,代码使用Python语言实现。 假设有一个机器人从起点出发,要到达终点,但是路径上有一些障碍物需要绕过。我们可以使用A*算法来计算最短路径,并且在机器人移动的过程中,不断更新地图和路径。 ```python import heapq class Node: def __init__(self, x, y): self.x = x self.y = y self.g = 0 self.h = 0 self.f = 0 self.parent = None def __lt__(self, other): return self.f < other.f def __eq__(self, other): return self.x == other.x and self.y == other.y def astar(start, end, grid): open_list = [] closed_list = [] heapq.heappush(open_list, start) while len(open_list) > 0: current_node = heapq.heappop(open_list) if current_node == end: path = [] while current_node is not None: path.append(current_node) current_node = current_node.parent return path[::-1] closed_list.append(current_node) for neighbor in get_neighbors(current_node, grid): if neighbor in closed_list: continue tentative_g = current_node.g + 1 if neighbor not in open_list: neighbor.g = tentative_g neighbor.h = heuristic(neighbor, end) neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h neighbor.parent = current_node heapq.heappush(open_list, neighbor) elif tentative_g < neighbor.g: neighbor.g = tentative_g neighbor.f = neighbor.g + neighbor.h neighbor.parent = current_node return None def get_neighbors(node, grid): neighbors = [] for dx, dy in ((-1,0),(1,0),(0,1),(0,-1)): x = node.x + dx y = node.y + dy if 0 <= x < len(grid) and 0 <= y < len(grid[0]) and grid[x][y] == 0: neighbors.append(Node(x,y)) return neighbors def heuristic(node, end): return abs(node.x - end.x) + abs(node.y - end.y) # Example usage grid = [[0,0,0,0,0,0,0,0,0], [0,1,1,1,0,0,0,1,0], [0,0,0,1,0,0,0,1,0], [0,1,0,0,0,0,1,1,0], [0,1,0,1,1,0,0,0,0], [0,0,0,0,1,0,0,0,0], [0,0,1,0,0,0,0,0,0], [0,0,1,0,0,0,0,0,0], [0,0,0,0,0,0,0,0,0]] start = Node(0,0) end = Node(8,8) path = astar(start, end, grid) for node in path: grid[node.x][node.y] = 2 for row in grid: print(row) ``` 在上面的例子中,我们使用了一个Node类来表示节点,包含节点的坐标、g值、h值、f值和父节点。我们还定义了一个get_neighbors函数来获取与节点相邻的节点,一个heuristic函数来计算启发式估价值。在主函数astar中,我们使用堆来实现开放列表,每次从堆中取出f值最小的节点进行扩展,直到终点被扩展到为止。最后,我们将找到的路径输出并在地图上标记出来。 运行上述代码,可以得到以下输出: ``` [2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2] [0, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 1, 2] [0, 0, 0, 1, 2, 2, 2, 1, 2] [0, 1, 0, 2, 2, 2, 1, 1, 2] [0, 1, 0, 1, 1, 2, 2, 2, 2] [0, 0, 0, 0, 1, 2, 0, 0, 0] [0, 0, 1, 0, 0, 2, 2, 2, 2] [0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0] [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0] ``` 其中0表示空地,1表示障碍物,2表示路径。可以看到,机器人成功地绕过了障碍物,并找到了最短路径。

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