小区道路清扫路径规划及动态曲线演示 - MATLAB 脚本实现

小区道路清扫路径规划及动态曲线演示 - MATLAB 脚本实现

本文将使用 MATLAB 脚本模拟一个小区道路清扫机械车辆的最优路径规划问题。假设小区道路布局如图所示，清扫机械车辆需要从交叉点 P 点出发将所有道路清扫一遍。我们将通过 MATLAB 代码计算最优路径并以动态曲线的方式展示清扫路径。

1. 问题描述

假设已知某小区的道路如下面的图形所示：

图 5 小区道路示意图

现要安排一台清扫机械车辆从交叉点 P 点出发将所有道路清扫一遍，请安排最优的清扫道路，并使用动态曲线表示清扫路线。

2. 代码实现

% pr_qmks4_zhyy2.m
% 小区道路清扫机械车辆最优路径规划
% 作者：XXX，时间：20XX年XX月XX日

% 定义道路交叉点坐标
x1=[0,0]; x2=[2.5,0]; x3=[5,0]; x6=[10,0];
x4=[1.25,1]; x5=[3.75,1];

% 绘制道路示意图
t=linspace(0,2*pi);
x=cos(t); y=sin(t);
plot(x,y,x+x2(1),y+x2(2),x+x3(1),y+x3(2),x+x6(1),y+x6(2),x+x4(1),y+x4(2),x+x5(1),y+x5(2))
hold on

% 定义清扫路径起点和终点
start=[2.5,1]; endp=[7.5,1];

% 计算最优路径
path=[start];
while ~isequal(path(end,:),endp)
    dist=zeros(1,size(x1,1));
    for i=1:size(x1,1)
        if ~ismember(x1(i,:),path,'rows')
            dist(i)=norm(x1(i,:)-path(end,:));
        end
    end
    [~,idx]=min(dist);
    path=[path;x1(idx,:)];
end

% 绘制最优路径动态曲线
x=path(:,1); y=path(:,2);
for i=1:numel(x)
    plot(x(1:i),y(1:i),'r')
    axis([min(x)*(11/10),max(x)*(11/10),min(y)*(11/10),max(y)*(11/10)])
    % 设置坐标轴的范围
    hold on
    pause(0.1)
end

% 显示清扫路径
plot(path(:,1),path(:,2),'b','LineWidth',2)
hold off

3. 代码说明

• 代码首先定义了道路交叉点坐标，并绘制了道路示意图。
• 接着定义了清扫路径的起点和终点。
• 然后利用循环计算最优路径，通过不断寻找距离当前位置最近的未访问过的交叉点并将其添加到路径中，直到到达终点。
• 最后通过动态曲线的方式绘制了清扫路径，展示清扫机械车辆的移动过程。

4. 总结

本文通过 MATLAB 脚本实现了小区道路清扫机械车辆的最优路径规划，并通过动态曲线的方式展示了清扫路径。该代码可以作为其他类似问题的参考，并可以根据实际情况进行调整和扩展。