optimizePath
Optimice la ruta manteniendo una distancia segura del obstáculo
Desde R2022a
Sintaxis
Descripción
optPath = optimizePath(path,options)path en un mapa vacío mediante parámetros especificados en options. Los parámetros relacionados con la trayectoria, el obstáculo y el solucionador, junto con los pesos de esos parámetros, se pueden especificar en options como un objeto optimizePathOptions.
[ también devuelve optPath,kineticInfo] = optimizePath(___)kineticInfo como una estructura que contiene la información cinética de la ruta optimizada.
[ también devuelve optPath,kineticInfo,solutionInfo] = optimizePath(___)solutionInfo como una estructura que contiene la información de la solución de la ruta optimizada.
Ejemplos
Configurar el entorno
Cargue un mapa en el espacio de trabajo.
map = load("exampleMaps.mat").complexMap;Cree un mapa de ocupación binario.
map = binaryOccupancyMap(map);
Cree un objeto de validador de estado.
stateValidator = validatorOccupancyMap;
Asigne el mapa al objeto del validador de estado.
stateValidator.Map = map;
Establezca la distancia de validación para el validador.
stateValidator.ValidationDistance = 0.01;
Planificar ruta
Inicialice el objeto plannerHybridAStar con el objeto validador de estado. Especifique la propiedad MinTurningRadius del planificador como 2 metros.
planner = plannerHybridAStar(stateValidator,MinTurningRadius=2);
Define las posiciones inicial y final como vectores [x y theta]. x y y especifican la posición en metros, y theta especifica el ángulo de orientación en radianes.
start = [6 3 pi/2]; goal = [32 32 0];
Planifica una ruta desde la pose inicial hasta la pose objetivo.
path = plan(planner,start,goal); inpath = path.States;
Optimizar ruta
Configurar opciones para optimización.
options = optimizePathOptions
options =
optimizePathOptions
Trajectory Parameters
MaxPathStates: 200
ReferenceDeltaTime: 0.3000
MinTurningRadius: 1
MaxVelocity: 0.4000
MaxAngularVelocity: 0.3000
MaxAcceleration: 0.5000
MaxAngularAcceleration: 0.5000
Obstacle Parameters
ObstacleSafetyMargin: 0.5000
ObstacleCutOffDistance: 2.5000
ObstacleInclusionDistance: 0.7500
Solver Parameters
NumIteration: 4
MaxSolverIteration: 15
Weights
WeightTime: 10
WeightSmoothness: 1000
WeightMinTurningRadius: 10
WeightVelocity: 100
WeightAngularVelocity: 10
WeightAcceleration: 10
WeightAngularAcceleration: 10
WeightObstacles: 50
Establezca el valor del radio de giro mínimo igual que en el planificador.
options.MinTurningRadius = 2;
Especifique el número máximo de poses permitidas en la ruta optimizada.
options.MaxPathStates = size(inpath,1) * 3;
Mantenga una distancia segura de 0.75 metros de los obstáculos.
options.ObstacleSafetyMargin = 0.75;
Optimizar la ruta generado por el planificador.
optpath = optimizePath(inpath,map,options);
Visualizar
Visualice la ruta de entrada y la ruta optimizada en el mapa.
show(map) hold on quiver(inpath(:,1),inpath(:,2),cos(inpath(:,3)),sin(inpath(:,3)),0.1); quiver(optpath(:,1),optpath(:,2),cos(optpath(:,3)),sin(optpath(:,3)),0.1); legend("Input Path","Optimized Path")
![Figure contains an axes object. The axes object with title Binary Occupancy Grid, xlabel X [meters], ylabel Y [meters] contains 3 objects of type image, quiver. These objects represent Input Path, Optimized Path.](../../examples/nav/win64/OptimizePlannedPathExample_01.png)
Argumentos de entrada
Argumentos de salida
Más acerca de
Los parámetros de obstáculo ObstacleSafetyMargin, ObstacleInclusionDistance y ObstacleCutOffDistance determinan qué obstáculos se consideran para la optimización. Los obstáculos lejanos conducirían a cálculos innecesarios y no afectarían la optimización de la ruta.
La propiedad ObstacleSafetyMargin especifica una distancia segura a mantener entre las poses de la ruta y los obstáculos. La propiedad ObstacleCutOffDistance especifica la distancia desde el robot más allá de la cual no se consideran todos los obstáculos al optimizar la ruta en esa instancia. La propiedad ObstacleInclusionDistance especifica la distancia desde el robot dentro de la cual se consideran todos los obstáculos mientras se optimiza la ruta en esa instancia. El optimizador de ruta también considera el obstáculo más cercano a la izquierda y a la derecha del robot entre la región de inclusión y de corte.
El optimizador de ruta no puede garantizar una solución óptima global. Si el robot queda encapsulado lateralmente por dos obstáculos, el optimizador se queda atascado en este mínimo local. Mover la pose lateralmente hacia el obstáculo aumentaría aún más el coste total. No hay forma de que la trayectoria (línea azul) salte obstáculos, e incluso las poses (flecha morada) se alejan de la región entre los obstáculos. Esta circunstancia debe evitarse en la práctica.
Referencias
[1] Rosmann, Christoph, Frank Hoffmann, and Torsten Bertram. “Kinodynamic Trajectory Optimization and Control for Car-like Robots.” In 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 5681–86. Vancouver, BC: IEEE, 2017. https://doi.org/10.1109/IROS.2017.8206458.
Capacidades ampliadas
Historial de versiones
Introducido en R2022a
