任意多边形障碍物集的可见性图可以在O(n2logn)时间内构造,其中n为边的总数。平移运动多边形机器人的最短路径可以通过构造可见性图和应用Dijkstra算法来求解。根据引理13.13和定理13.12,禁止空间的可见性图可以在O(n2logn)时间内构造。
平移运动多边形机器人的最短路径
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对于平面内移动的点机器人,如何规划出一条欧氏短路径?
路径优劣的评判标准
路径的长短直接影响机器人的效率。短路径意味着更短的移动时间,更高的工作效率。当然,某些情况下还需要考虑其他因素,例如转向次数。
问题简化
本章重点关注如何规划欧氏短路径,暂不考虑转向次数等其他因素。
环境设定
假设点机器人在一个包含多个互不相交简单多边形的平面上移动。这些多边形视为障碍物,机器人允许与之相切。
目标
给定起点和终点,目标是找到一条连接两点的短路径,且该路径不与任何障碍物内部相交。
关键思路
将连续的工作空间替换为离散的路线图。路线图可以是平面图,其中节点对应自由配置空间中梯形的中心或相邻梯形之间的连接点。
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最优路径:这条路径不仅完全避开所有障碍物,而且路径长度也是所有可行路径中最短的,代表着全局最优解。
较优路径:这类路径同样可以避开所有障碍物,但路径长度并非最短,可以看作是局部最优解。
为了寻找最佳路径,我们会运用以下策略:
选择: 从众多路径方案中筛选出那些相对较优的路径。
交叉: 将不同的路径方案进行组合和交叉,以维持路径方案的多样性,并引导路径方案朝着全局最优解的方向进化。
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