介绍
此示例演示如何使用概率路线图（PRM）路径规划器来计算给定地图上两个位置之间的无障碍路径。PRM路径规划器使用自由空间中的随机采样节点并将它们相互连接，从而在给定地图的自由空间中构建路线图。路线图构建完成后，您可以查询从给定开始位置到地图上给定结束位置的路径。
在这个例子中，地图被表示为使用导入数据的占用网格地图。在对地图的空闲空间中的节点进行采样时，PRM使用此二进制占用网格表示来推断空闲空间。此外，PRM在计算地图上的无障碍路径时没有考虑机器人尺寸。因此，您应该根据机器人的尺寸对地图进行充气，以便计算无障碍路径，从而解决机器人的尺寸问题，并确保避免实际机器人的碰撞。定义地图上的开始和结束位置，以便PRM路径规划器查找无障碍路径。
导入用于规划路径的示例地图
filePath = fullfile(fileparts(which('PathPlanningExample')),'data','exampleMaps.mat');
load(filePath)
导入的地图是：simpleMap，complexMap和ternaryMap。这将在变量名称中搜索包含字符串'Map'的变量。
whos *Map*
名称大小字节类属性 complexMap 41x52 2132逻辑 simpleMap 26x27 702逻辑 三元图501x501 2008008 double
使用导入的simpleMap数据并使用robotics.BinaryOccupancyGrid
map = robotics.BinaryOccupancyGrid(simpleMap, 2)
map = 具有属性的 BinaryOccupancyGrid ：GridSize：[26 27] 分辨率：2 XWorldLimits：[0 13.5000] YWorldLimits：[0 13] GridLocationInWorld：[0 0]
使用对象show上的函数显示地图robotics.BinaryOccupancyGrid
show(map)
定义机器人尺寸并填充地图
为确保机器人不与任何障碍物碰撞，应在将机器人提供给PRM路径规划器之前，按照机器人的尺寸对地图充气。
这里机器人的尺寸可以假定为半径为0.2米的圆。然后，您可以使用该inflate函数通过此维度膨胀地图。
robotRadius = 0.2;
如前所述，PRM不考虑机器人的尺寸，因此为PRM提供膨胀的地图考虑了机器人尺寸。在使用该inflate功能保留原始地图之前，创建地图的副本。
mapInflated = copy(map); inflate(mapInflated,robotRadius);
显示膨胀的地图
show(mapInflated)
构建PRM并设置参数
现在你需要定义一个路径规划器。创建一个robotics.PRM对象并定义关联的属性。
prm = robotics.PRM
prm = 具有属性的PRM： 映射：[0x1 robotics.BinaryOccupancyGrid] NumNodes：50 ConnectionDistance：Inf
将充气地图分配给PRM对象
prm.Map = mapInflated;
定义在PRM构建过程中要使用的PRM节点的数量。PRM使用给定地图上给定数量的节点构建路线图。根据输入地图的维度和复杂性，这是要在地图上的两个点之间获得解决方案的主要属性之一。大量节点创建密集的路线图并增加找到路径的可能性。但是，拥有更多节点会增加创建路线图和寻找解决方案的计算时间。
prm.NumNodes = 50;
定义地图上两个连接节点之间允许的最大距离。PRM连接地图上以此距离（或更少）分隔的所有节点。这是调整较大和/或复杂输入地图的另一个属性。较大的连接距离会增加节点之间的连通性，从而更容易找到路径，但可以增加路线图创建的计算时间。
prm.ConnectionDistance = 5;
找到构建PRM的可行路径
在地图上定义路径规划器要使用的开始和结束位置。
startLocation = [2 1]; endLocation = [12 10];
使用该findpathpath由于PRM算法的概率性质，这将会有所不同。
path = findpath(prm, startLocation, endLocation)
路径= 2.0000 1.0000 1.9569 1.0546 1.8369 2.3856 3.2389 6.6106 7.8260 8.1330 11.4632 10.5857 12.0000 10.0000
显示PRM解决方案。
show(prm)
将PRM用于大型和复杂的地图
使用导入的complexMap数据代表一个庞大而复杂的平面图，并以给定的分辨率构建二进制占用网格表示（每米1个单元）
map = robotics.BinaryOccupancyGrid(complexMap, 1)
map = 具有属性的 BinaryOccupancyGrid ：GridSize：[41 52] 解析：1 XWorldLimits：[0 52] YWorldLimits：[0 41] GridLocationInWorld：[0 0]
显示地图
show(map)
基于机器人尺寸填充地图
复制并膨胀地图以考虑机器人的尺寸以避开障碍物
mapInflated = copy(map); inflate(mapInflated, robotRadius);
显示膨胀的地图
show(mapInflated)
将现有的PRM对象与新的映射关联并设置参数
用新膨胀的地图更新PRM对象并定义其他属性。
prm.Map = mapInflated;
设置NumNodes和ConnectionDistance属性
prm.NumNodes = 20; prm.ConnectionDistance = 15;
显示PRM图
show(prm)
找到构建PRM的可行路径
定义地图上的开始和结束位置以查找无障碍路径。
startLocation = [3 3]; endLocation = [45 35];
搜索开始和结束位置之间的解决方案。对于复杂的地图，给定数量的节点可能没有可行路径（返回空路径）。
path = findpath(prm, startLocation, endLocation)
path = []
由于您正在规划大型复杂地图上的路径，因此可能需要大量节点。但是，通常不清楚有多少节点就足够了。调整节点的数量以确保开始和结束位置之间有可行的路径。
while isempty(path)
% No feasible path found yet, increase the number of nodes
prm.NumNodes = prm.NumNodes + 10;
% Use the |update| function to re-create the PRM roadmap with the changed
% attribute
update(prm);
% Search for a feasible path with the updated PRM
path = findpath(prm, startLocation, endLocation);
end
% Display path
path
路径= 3.0000 3.0000 4.2287 4.2628 7.7686 5.6520 6.8570 8.2389 19.5613 8.4030 33.1838 8.7614 31.3248 16.3874 41.3317 17.5090 48.3017 25.8527 49.4926 36.8804 44.3936 34.8592 45.0000 35.0000
显示PRM解决方案
show(prm)
使用PRM与概率占用网格
robotics.OccupancyGrid使用导入的ternaryMap数据构造一个对象。的ternaryMap使用概率，其中占用的自由空间中的概率是0，对于占用空间是1和用于未知空间为0.5表示的环境。这里使用每米20个单元的分辨率。
map = robotics.OccupancyGrid(ternaryMap, 20)
map = OccupancyGrid属性：占有 阈值：0.6500 FreeThreshold：0.2000 概率饱和度：[0.0010 0.9990] GridSize：[501 501] 分辨率：20 XWorldLimits：[0 25.0500] YWorldLimits：[0 25.0500] GridLocationInWorld：[0 0]
显示地图
show(map)
基于机器人尺寸填充地图
复制并膨胀地图以考虑机器人的尺寸以避开障碍物
mapInflated = copy(map); inflate(mapInflated, robotRadius);
显示膨胀的地图
show(mapInflated)
将现有的PRM对象与新的映射关联并设置参数
用新膨胀的地图更新PRM对象并定义其他属性。PRM使用FreeThresholdOccupancyGrid对象来确定无障碍空间并计算该无障碍空间内的路径。未知单元格的值ternaryMap是0.5，而FreeThresholdOccupancyGrid对象上的默认值mapInflated是0.2。因此，PRM不会在未知地区规划一条路径。
prm.Map = mapInflated;
设置NumNodes和ConnectionDistance属性
prm.NumNodes = 60; prm.ConnectionDistance = 5; % Display PRM graph show(prm)
找到构建PRM的可行路径
定义地图上的开始和结束位置以查找无障碍路径。
startLocation = [7 22];
endLocation = [15 5];
% Search for a solution between start and end location.
path = findpath(prm, startLocation, endLocation);
while isempty(path)
prm.NumNodes = prm.NumNodes + 10;
update(prm);
path = findpath(prm, startLocation, endLocation);
end
% Display path
path
路径= 7.0000 22.0000 7.9059 22.1722 10.6881 22.3734 11.7508 19.3716 13.7982 17.1659 17.5826 14.6769 16.8227 9.9964 15.1329 8.3100 14.9489 5.7648 15.0000 5.0000
显示PRM解决方案
show(prm)
