全覆盖路径规划-精准细胞覆盖算法

今天，咱们来聊聊这个传统的精准细胞覆盖算法，算法的描述挺抽象的，这里尽量用易于理解的语言来讲解一下，它就像是给机器人安排一个任务，让它把一块地方仔仔细细地走一遍，下面详细说说它是怎么做的。

整体思路

想象你要打扫一个大房间，你得有个计划，知道先打扫哪块，再打扫哪块，最后把整个房间都打扫干净。精准细胞覆盖算法就是给机器人规划这样的 “打扫路线”，让它能把给定的空间都走遍。

具体步骤

第一步：把空间 “切块” 并记录关系

• 空间切块：把要覆盖的空闲空间想象成一块大蛋糕，算法会把这块 “蛋糕” 切成一个个小 “小块”，这些小 “小块” 就是细胞单元。就好像把房间划分成一个个小的区域，每个区域就是一个细胞单元。
• 记录关系：切好 “小块” 后，还得知道这些 “小块” 之间的位置关系。算法会把这些细胞单元的相邻关系记录下来，做成一个类似地图的东西，这个地图就是邻接图。在邻接图里，每个小 “小块” 就是一个点，点和点之间的连线表示它们是挨着的。

第二步：规划顺序并确定实际路线

• 规划访问顺序：有了邻接图后，算法要找出一个顺序，按照这个顺序依次访问每个小 “小块”。就像你打扫房间，得有个先后顺序，先打扫哪个区域，再打扫哪个区域。不过这个顺序只是一个抽象的安排，还不是实际要走的路线。
• 确定实际路线：根据前面规划的顺序，算法会把它变成一条实际能走的路线。就像你根据房间区域的打扫顺序，确定从哪里开始走，怎么走到下一个区域，最终把整个房间都打扫完。

两种划分 “蛋糕” 的方法

梯形分解法

• 划分方式：这是一种比较简单的划分方法，就像用梯形的模具去切蛋糕，把空间切成一个个梯形的小 “小块”。
• 优点：用这种方法切完后，能保证机器人可以把整个空间都走遍，不会有遗漏的地方。
• 缺点：它会把空间切成很多很小的 “小块”，就像把蛋糕切成了密密麻麻的小碎块。这样一来，机器人要走很多弯路才能把这些小 “小块” 都走完，路线就变长了。

Boustrophedon 分解法

• 方法由来：因为梯形分解法会让路线变长，所以有人就想出了 Boustrophedon 分解法来解决这个问题。
• 划分方式：它和梯形分解法有点像，但在切 “蛋糕” 的时候，会更讲究一些。它只考虑垂直方向上在顶点上方和下方扩展的顶点来划分，就像切蛋糕的时候会更巧妙地选择下刀的位置。
• 优点：这种方法能让切出来的 “小块” 数量变少，就像把蛋糕切成了相对大一些的块。这样机器人走的路线就会更短，能更快地把整个空间都覆盖完。

总的来说，精准细胞覆盖算法就是先把空间划分好，记录好区域之间的关系，然后规划路线，最后让机器人按照路线把空间都走遍。