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plan

Planificar una ruta cinemáticamente factible entre dos estados.

Desde R2021b

Sintaxis

path = plan(planner,startState,goalState)

[___,solutionInfo] = plan(planner,startState,goalState)

[___] = plan(planner,startState,goalSampleFcn)

Descripción

path = plan(planner,startState,goalState) intenta encontrar una ruta válida entre startState y goalState.

La planificación se realiza con base en el propagador de estados, el cual aprovecha un modelo cinemático y controladores del sistema para buscar el espacio de configuración. El planificador devuelve un objeto navPathControl, path, que contiene el propagador utilizado durante la planificación y una secuencia de estados, controles, estados de destino y duraciones de control.

[___,solutionInfo] = plan(planner,startState,goalState) también devuelve la información de la solución solutionInfo de la planificación de la ruta.

[___] = plan(planner,startState,goalSampleFcn) toma un identificador de función que produce una configuración de objetivo cuando se llama. El identificador de función no debe tomar entradas y generar un estado objetivo cuyo tamaño coincida con startState.

Ejemplos

Planifique una ruta cinedinámica con controles para robot móvil

Planifique rutas de control para un modelo cinemático de bicicleta con el objeto mobileRobotPropagator. Especifique un mapa para el entorno, establezca límites estatales y defina una ubicación de inicio y objetivo. Planifique una ruta utilizando el algoritmo RRT basado en control, que utiliza un propagador de estado para planificar el movimiento y los comandos de control necesarios.

Establecer parámetros de estado y propagador de estado

Cargue una matriz de mapa ternario y cree un objeto occupancyMap. Cree el propagador de estado usando el mapa. De forma predeterminada, el propagador de estado utiliza un modelo cinemático de bicicleta.

load('exampleMaps','ternaryMap')
map = occupancyMap(ternaryMap,10);

propagator = mobileRobotPropagator(Environment=map); % Bicycle model

Establezca los límites estatales en el espacio de estados según los límites del mundo del mapa.

propagator.StateSpace.StateBounds(1:2,:) = ...
                    [map.XWorldLimits; map.YWorldLimits];

Planificar ruta

Cree el planificador de ruta a partir del propagador de estado.

planner = plannerControlRRT(propagator);

Especifique los estados de inicio y objetivo.

start = [10 15 0];
goal  = [40 30 0];

Planificar una ruta entre los estados. Para obtener resultados repetibles, reinicie el generador de números aleatorios antes de planificar. La función plan genera un objeto navPathControl, que contiene los estados, los comandos de control y las duraciones.

rng("default")
path = plan(planner,start,goal)

path = 
  navPathControl with properties:

    StatePropagator: [1×1 mobileRobotPropagator]
             States: [192×3 double]
           Controls: [191×2 double]
          Durations: [191×1 double]
       TargetStates: [191×3 double]
          NumStates: 192
        NumSegments: 191

Visualizar resultados

Visualice el mapa y trace los estados de la ruta.

show(map)
hold on
plot(start(1),start(2),"rx")
plot(goal(1),goal(2),"go")
plot(path.States(:,1),path.States(:,2),"b")
hold off

Muestra las entradas de control [v psi] de velocidad de avance y ángulo de dirección.

plot(path.Controls)
ylim([-1 1])
legend(["Velocity (m/s)","Steering Angle (rad)"])

Argumentos de entrada

planner — Planificador de rutas

objeto plannerControlRRT

Planificador de rutas, especificado como un objeto plannerControlRRT.

startState — Estado inicial de la ruta

Vector de s elementos

Estado inicial de la ruta, especificado como un vector de elementos s. s es el número de variables de estado en el espacio de estados. Por ejemplo, un robot en el espacio SE(2) tiene un vector de estado de [x y theta].

Ejemplo: [1 1 pi/6]

Tipos de datos: single | double

goalState — Estado objetivo de la ruta

Vector de s elementos

Estado objetivo de la ruta, especificado como un vector de elementos s. s es el número de variables de estado en el espacio de estados. Por ejemplo, un robot en el espacio SE(2) tiene un vector de estado de [x y theta].

Ejemplo: [2 2 pi/3]

Tipos de datos: single | double

goalSampleFcn — Función de muestra del estado objetivo

identificador de función

Función de muestra de estado objetivo, especificada como identificador de función. El identificador de función no debe tomar entradas y generar un estado objetivo cuyo tamaño coincida con startState.

Ejemplo:

Tipos de datos: function_handle

Argumentos de salida

path — Información de ruta planificada

objeto navPathControl

Información de ruta planificada, devuelta como un objeto navPathControl.

solutionInfo — Información de la solución

estructura

Información de la solución, devuelta como una estructura. La estructura contiene estos campos:

Campo	Descripción
IsPathFound	Indica si se encuentra una ruta. Devuelve como 1 si se encuentra una ruta. De lo contrario, regresa como 0.
ExitFlag	Indica el estado de finalización del planificador, devuelto como una de estas opciones: 1 — Meta alcanzada con éxito 2 — Se superó el número máximo de iteraciones 3 — Se superó el número máximo de nodos 4 — Se superó el tiempo máximo de planificación
NumTreeNode	Número de nodos en el árbol de búsqueda cuando el planificador termina excluyendo el nodo raíz.
NumIterations	Número de estados objetivo propagados.
PlanningTime	Tiempo transcurrido durante la planificación, devuelto como escalar en segundos.
TreeInfo	Colección de estados explorados que refleja el estado del árbol de búsqueda cuando finaliza el planificador. Tenga en cuenta que el planificador inserta valores NaN como delimitadores para separar cada borde individual.

Tipos de datos: structure

Capacidades ampliadas

Generación de código C/C++
Genere código C y C++ mediante MATLAB® Coder™.

Historial de versiones

Introducido en R2021b

Consulte también

Objetos

• plannerControlRRT

Funciones

• copy | shortenpath