人工场势法路径规划三维代码

时间: 2023-10-26 14:07:35 浏览: 33
以下是一个简单的三维路径规划代码,基于人工势场法实现: ```python import numpy as np class Point: def __init__(self, x, y, z): self.x = x self.y = y self.z = z class Obstacle: def __init__(self, center, radius): self.center = center self.radius = radius class PathPlanning: def __init__(self, start, goal, obstacles, eta=0.5, rho=0.5, max_iter=1000, epsilon=0.1): self.start = start self.goal = goal self.obstacles = obstacles self.eta = eta self.rho = rho self.max_iter = max_iter self.epsilon = epsilon def distance(self, p1, p2): return np.sqrt((p1.x - p2.x) ** 2 + (p1.y - p2.y) ** 2 + (p1.z - p2.z) ** 2) def attractive_force(self, q, q_goal): return self.eta * (q_goal - q) / self.distance(q, q_goal) def repulsive_force(self, q, obstacles): f = np.zeros(3) for obstacle in obstacles: d = self.distance(q, obstacle.center) if d < obstacle.radius: f += self.rho * ((1 / d) - (1 / obstacle.radius)) * ((q - obstacle.center) / d ** 3) return f def plan(self): q = Point(self.start[0], self.start[1], self.start[2]) q_goal = Point(self.goal[0], self.goal[1], self.goal[2]) i = 0 while i < self.max_iter and self.distance(q, q_goal) > self.epsilon: f_att = self.attractive_force(q, q_goal) f_rep = self.repulsive_force(q, self.obstacles) f_total = f_att + f_rep q.x += f_total[0] q.y += f_total[1] q.z += f_total[2] i += 1 if i == self.max_iter: return None else: return [q.x, q.y, q.z] ``` 这个代码实现的是一个简单的三维路径规划算法,其中包括起点、终点和障碍物的定义和计算距离的方法。在 `plan()` 方法中,我们使用人工势场法来计算每个点的位移,以使机器人能够避开障碍物并朝着目标点移动。具体来说,我们计算了两种力:吸引力和斥力。吸引力是指机器人被目标点吸引的力,而斥力是指机器人被障碍物排斥的力。在每个迭代中,我们计算总力,并将其用于更新机器人位置,直到机器人到达目标点或达到最大迭代次数。 使用示例: ```python start = [0, 0, 0] goal = [10, 10, 10] obstacles = [Obstacle(Point(5, 5, 5), 2)] planner = PathPlanning(start, goal, obstacles) path = planner.plan() print(path) ``` 这个示例定义了起点、终点和一个球形障碍物,然后使用 `PathPlanning` 类计算路径。在这种情况下,机器人应该绕过障碍物并沿着直线路径到达目标点。

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