子区域全覆盖路径规划：环境建模与优化

"基于子区域的机器人全覆盖路径规划的环境建模" 本文主要探讨了移动机器人在含有障碍物的区域内实现全面覆盖行走的优化环境建模方法。针对这一问题，作者提出了一个综合考虑子区域行走路线、区域分割和子区域衔接顺序的总体优化策略。 首先，文章介绍了“双线扫法”用于区域的分割。这种方法能够有效地将复杂区域划分为多个子区域，使得每个子区域的边界清晰，便于后续的路径规划。通过这种分割方式，可以确保每个子区域内部的路径规划更加简洁高效。 其次，文章建议采用“向内螺旋式”的行进路径作为子区域内的行走策略。这种路径设计的优点在于，它能以最短的路径覆盖子区域的全部空间，减少转弯次数，并避免在边缘区域可能出现的遗漏。同时，终点靠近子区域中心，有利于机器人在不同子区域间切换时避开障碍物。 接着，构建了全连通图模型来描述整个待覆盖区域。全连通图允许机器人在各个子区域之间灵活移动，旅行商问题的解法被用来寻找最优的子区域连接顺序，以实现总路径长度的最小化。旅行商问题是一种经典的组合优化问题，其目标是找到访问一系列城市的最短路径，最后返回起点。 在实际应用中，这种方法被应用于一个简单的含障区域，并进行了初步的仿真验证。仿真结果显示，该方法在路径规划中表现出良好的性能，证明了其可行性。 总结来说，本文提出的基于子区域的环境建模方法，结合了局部路径优化和全局路径规划，有效地解决了移动机器人在复杂环境下的全覆盖路径规划问题。这种方法对于诸如吸尘器、收割机、清扫车和搜索机器人等应用场景具有重要的理论和实践价值。通过子区域的合理划分、内部路径的精心设计以及全局优化的全连通图构建，该方法能够帮助机器人以最小的成本完成整个区域的覆盖任务。