CN109634284B - 基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法 - Google Patents

Abstract

基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法优化目标是机器人执行端在避开障碍物的前提下，获得机器人执行端从起始点到达目标点的规划路径长度最小值；其步骤是先初始化各种数据；然后将障碍物包络成直棱柱体；调用起始点和目标点连线与障碍物直棱柱体相交判断模块，若起始点与目标点连线与直棱柱体之间不相交时，为情形一，起始点与目标点连线为规划路径长度最小值；否则为情形二，调用嵌套三分算法模块，规划路径长度最小值包括三段，即起始点和第一中间点直线距离的第一段路径、第一中间点和第二中间点直线距离的第二段路径，第二中间点和目标点直线距离的第三段路径；最后该方法终止。它概念简单，实现方便，鲁棒性高。

Description

基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法

技术领域

本发明涉及机器人控制方法技术领域，尤其涉及基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法。

背景技术

当前互联网+等信息技术的飞速发展，推进了机器人在制造业中的广泛应用。机器人执行端必须具备路径规划能力，按所规划的最短路径执行操作。机器人执行端避障的路径规划求解方法，一直是学术界与应用界的研究热点。

目前，机器人执行端避障的路径规划求解方法有很多，如基于行为方法、遗传算法、蚁群算法、神经网络、可视图法等方法。但是，上述机器人执行端避障的路径规划求解方法存在耗时较长，无法为机器人及时提供有效的规划路径结果，降低机器人执行端避障的路径规划方法的时效性；以及存在没有建立所避障的障碍物的通用模型，降低机器人执行端避障的路径规划方法的鲁棒性。

发明内容

为了克服现有机器人执行端避障的路径规划求解方法存在耗时较长，无法为机器人及时提供有效的规划路径结果，降低机器人执行端避障的路径规划方法的时效性；以及存在没有建立所避障的障碍物的通用模型，降低机器人执行端避障的路径规划方法的鲁棒性等缺陷，本发明基于包络盒机理，建立障碍物的直棱柱体通用模型，提供一种基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法。

本发明具体解决其技术问题所采用的技术解决方案是：

基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法优化目标是机器人执行端在避开障碍物的前提下，获得机器人执行端从起始点到达目标点的规划路径长度最小值。基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法的步骤是先初始化各种数据；然后基于包络盒，类似插补原理，将障碍物包络成直棱柱体；依据机器人底座位置建立空间笛卡尔坐标系，用坐标系位置坐标描述直棱柱体、起始点和目标点；调用起始点和目标点连线与障碍物直棱柱体相交判断模块，若起始点与目标点连线与直棱柱体之间不相交时，为情形一，起始点与目标点连线为规划路径长度最小值；若起始点与目标点连线与直棱柱体之间相交时，为情形二，调用嵌套三分算法模块，由嵌套三分算法模块输出规划路径长度最小值即三段路径之和的最小值、第一中间点和第二中间点的位置坐标；基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法终止。

起始点和目标点连线与障碍物直棱柱体相交判断模块，具体步骤如下：

步骤1，判断起始点和目标点连线与直棱柱体的所有侧面是否相交：将直棱柱体的所有侧面、起始点和目标点投影到所建立的空间笛卡尔坐标系的XOY坐标系平面内，直棱柱体的所有侧面投影为线段，则直棱柱体投影为封闭多边形，起始点与目标点分别投影为A’和B’，连接A’和B’两点，如果A’和B’两点的连线段与封闭多边形没有交点，则起始点与目标点连线段与直棱柱体的所有侧面没有交点；如果A’和B’两点的连线段与封闭多边形有E交点和F交点，求出A’和B’的连线与封闭多边形的E交点和F交点的X轴和Y轴坐标值，根据起始点与目标点的高度，利用图形相似成比例关系，分别求出E交点和F交点的Z轴坐标值的高度尺寸，若E交点和F交点的Z轴坐标值的高度尺寸均大于直棱柱体的高度尺寸，则起始点与目标点连线与直棱柱体的所有侧面没有交点，否则起始点与目标点连线与直棱柱体的侧面存在交点；

步骤2，判断起始点和目标点连线与直棱柱体的上顶面是否相交：将上顶面、起始点和目标点投影到所建立的空间笛卡尔坐标系的XOZ坐标系平面内，则上顶面投影为一条C线段，起始点与目标点分别投影为A”和B”，若A”和B”的连线段与C线段没有交点，则起始点与目标点连线段与直棱柱体的上顶面没有交点；若A”和B”的连线段与C线段有D交点，根据起始点与目标点的Y轴坐标位置，利用图形相似成比例关系，求出具体D交点的Y轴坐标位置，根据D交点空间坐标位置判断是否在上顶面内部，判断方法是从D交点作任一条射线，若与上顶面的边交点数为奇数时，则在D交点在上顶面内部，若与上顶面的边交点数为偶数时，则在交点D不在上顶面内部；如果D交点在上顶面内部，则起始点与目标点连线段与直棱柱体的上顶面有交点，否则起始点与目标点连线段与直棱柱体的上顶面没有交点；

步骤3，判断起始点和目标点连线与直棱柱体是否相交：当满足起始点与目标点连线与直棱柱体的侧面存在交点，或起始点与目标点连线段与直棱柱体的上顶面有交点时，起始点和目标点连线与直棱柱体之间相交；当存在起始点与目标点连线与直棱柱体的所有侧面没有交点，同时存在起始点与目标点连线段与直棱柱体的上顶面没有交点时，起始点和目标点连线与直棱柱体之间不相交。

嵌套三分算法模块，具体步骤如下：

步骤1，求相对起始点的直棱柱体的可见端点：基于点光源可见原理，如果直棱柱体的某端点与起始点之间连线与直棱柱体的表面没有交点，则直棱柱体的该端点可见，依此求出相对起始点的直棱柱体所有的可见端点；

步骤2，构建相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合：包含两个相对起始点的直棱柱体的可见端点的直棱柱体的棱边为相对起始A的直棱柱体的可见棱边，依此求出所有的相对起始点的直棱柱体的可见棱边；

步骤3，求相对目标点的直棱柱体的可见端点：基于点光源可见原理，如果直棱柱体的某端点与目标点之间连线与直棱柱体的表面没有交点，则直棱柱体的该端点可见，依此求出相对目标点的直棱柱体所有的可见端点；

步骤4，构建相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合：包含两个相对目标点的直棱柱体的可见端点的直棱柱体的棱边为相对目标点的直棱柱体的可见棱边，依此求出所有的相对目标点的直棱柱体的可见棱边；

步骤5，调取相对起始点的直棱柱体的可见棱边集合中的一条可见棱边：从相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合中任取相对起始点的可见棱边；

步骤6，嵌套的第一层三分算法：在相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合中的相对起始点的可见棱边上使用三分算法，相对起始点的可见棱边上三分算法的特征取点为第一中间点，第一中间点作为固定点，运用三分算法遍历相对起始点的可见棱边上取点；

步骤7，调取相对目标点的直棱柱体的可见棱边集合中的一条可见棱边：从相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合中任取相对目标点的可见棱边，相对目标点的可见棱边满足的充要条件是相对起始点的可见棱边和相对目标点的可见棱边共面；

步骤8，嵌套的第二层三分算法：在相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合中的相对目标点的可见棱边上使用三分算法，相对目标点的可见棱边上三分算法的特征取点为第二中间点，第二中间点为变动点，运用三分算法遍历相对目标点的可见棱边上取点；

步骤9，计算、比较和记录规划路径长度最小值：规划路径长度最小值包括三段，起始点和第一中间点直线距离的第一段路径、第一中间点和第二中间点直线距离的第二段路径，第二中间点和目标点直线距离的第三段路径，有“规划路径长度最小值”＝“起始点和第一中间点直线距离的第一段路径”+“第一中间点和第二中间点直线距离的第二段路径”+“第二中间点N和目标点B直线距离的第三段路径”；针对相对起始点的可见棱边和相对目标点的可见棱边的共面可见棱边对，运用嵌套的第一层三分算法遍历相对起始点的可见棱边上取点，运用嵌套的第二层三分算法遍历相对目标点的可见棱边上取点，通过计算、比较，记录规划路径长度最小值、以及第一中间点和第二中间点的位置坐标；

步骤10，嵌套三分算法的迭代终止条件判断：当相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合中存在未被调取可见棱边，则跳转执行步骤5；当相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合中存在未被调取可见棱边，则跳转执行步骤7；当相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合中所有可见棱边、相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合中所有可见棱边组成共面可见棱边对都被调取时，符合嵌套三分算法的迭代终止条件，输出三段路径之和的规划路径长度最小值、以及第一中间点和第二中间点的位置坐标。

本发明的有益效果是，采用基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法，通过建立障碍物的直棱柱体通用模型，解决了目前机器人执行端避障的路径规划求解方法存在耗时较长，无法为机器人及时提供有效的规划路径结果，降低机器人执行端避障的路径规划方法的时效性；以及存在没有建立所避障的障碍物的通用模型，降低机器人执行端避障的路径规划方法的鲁棒性等问题。它概念简单，实现方便，鲁棒性高，适应于机器人避障的路径规划智能制造行业实际需求。

附图说明

图1为本发明基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法的流程图；

图2为本发明基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法中嵌套三分算法模块的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步地说明：

本发明所提供的基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法，包括包络盒、障碍物、直棱柱体、起始点、目标点、起始点和目标点连线与障碍物直棱柱体相交判断模块、嵌套三分算法模块、封闭多边形、点光源可见原理、可见端点、相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合、相对起始点的可见棱边、相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合、相对目标点的可见棱边、第一中间点、第二中间点、起始点和第一中间点直线距离的第一段路径、第一中间点和第二中间点直线距离的第二段路径，第二中间点和目标点直线距离的第三段路径、规划路径长度最小值。其中，障碍物记为Q、直棱柱体记为W、起始点记为A、目标点记为B、封闭多边形记为R、相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合记为U、相对起始点的可见棱边记为u、相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合记为V、相对目标点的可见棱边记为v、第一中间点记为M、第二中间点记为N、起始点A和第一中间点M直线距离的第一段路径记为L1、第一中间点M和第二中间点N直线距离的第二段路径记为L2，第二中间点N和目标点B直线距离的第三段路径记为L3、规划路径长度最小值记为S。基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法优化目标是机器人执行端在避开障碍物Q的前提下，获得机器人执行端从起始点A到达目标点B的规划路径长度最小值S。基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法的步骤是先初始化各种数据；然后基于包络盒，类似插补原理，将障碍物Q包络成直棱柱体W；依据机器人底座位置建立空间笛卡尔坐标系，用坐标系位置坐标描述直棱柱体W、起始点A和目标点B；调用起始点和目标点连线与障碍物直棱柱体相交判断模块，若起始点A与目标点B连线与直棱柱体W之间不相交时，为情形一，起始点A与目标点B连线为规划路径长度最小值S；若起始点A与目标点B连线与直棱柱体W之间相交时，为情形二，调用嵌套三分算法模块，由嵌套三分算法模块输出规划路径长度最小值S即三段路径之和的最小值、第一中间点M和第二中间点N的位置坐标；基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法终止。

起始点和目标点连线与障碍物直棱柱体相交判断模块，具体步骤如下：

步骤1，判断起始点A和目标点B连线与直棱柱体W的所有侧面是否相交：将直棱柱体W的所有侧面、起始点A和目标点B投影到所建立的空间笛卡尔坐标系的XOY坐标系平面内，直棱柱体W的所有侧面投影为线段，则直棱柱体W投影为封闭多边形R，起始点A与目标点B分别投影为A’和B’，连接A’和B’两点，如果A’和B’两点的连线段与封闭多边形R没有交点，则起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的所有侧面没有交点；如果A’和B’两点的连线段与封闭多边形R有E交点和F交点，求出A’和B’的连线与封闭多边形R的E交点和F交点的X轴和Y轴坐标值，根据起始点A与目标点B的高度，利用图形相似成比例关系，分别求出E交点和F交点的Z轴坐标值的高度尺寸，若E交点和F交点的Z轴坐标值的高度尺寸均大于直棱柱体W的高度尺寸，则起始点A与目标点B连线与直棱柱体W的所有侧面没有交点，否则起始点A与目标点B连线与直棱柱体W的侧面存在交点；

步骤2，判断起始点A和目标点B连线与直棱柱体W的上顶面是否相交：将上顶面、起始点A和目标点B投影到所建立的空间笛卡尔坐标系的XOZ坐标系平面内，则上顶面投影为一条C线段，起始点A与目标点B分别投影为A”和B”，若A”和B”的连线段与C线段没有交点，则起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面没有交点；若A”和B”的连线段与C线段有D交点，根据起始点A与目标点B的Y轴坐标位置，利用图形相似成比例关系，求出具体D交点的Y轴坐标位置，根据D交点空间坐标位置判断是否在上顶面内部，判断方法是从D交点作任一条射线，若与上顶面的边交点数为奇数时，则在D交点在上顶面内部，若与上顶面的边交点数为偶数时，则在交点D不在上顶面内部；如果D交点在上顶面内部，则起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面有交点，否则起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面没有交点；

步骤3，判断起始点A和目标点B连线与直棱柱体W是否相交：当满足起始点A与目标点B连线与直棱柱体W的侧面存在交点，或起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面有交点时，起始点A和目标点B连线与直棱柱体W之间相交；当存在起始点A与目标点B连线与直棱柱体W的所有侧面没有交点，同时存在起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面没有交点时，起始点A和目标点B连线与直棱柱体W之间不相交。

嵌套三分算法模块，具体步骤如下：

步骤1，求相对起始点A的直棱柱体W的可见端点：基于点光源可见原理，如果直棱柱体W的某端点与起始点A之间连线与直棱柱体W的表面没有交点，则直棱柱体W的该端点可见，依此求出相对起始点A的直棱柱体W所有的可见端点；

步骤2，构建相对起始点A的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U：包含两个相对起始点A的直棱柱体W的可见端点的直棱柱体的棱边为相对起始点A的直棱柱体的可见棱边，依此求出所有的相对起始点A的直棱柱体的可见棱边；

步骤3，求相对目标点B的直棱柱体W的可见端点：基于点光源可见原理，如果直棱柱体W的某端点与目标点B之间连线与直棱柱体W的表面没有交点，则直棱柱体W的该端点可见，依此求出相对目标点B的直棱柱体W所有的可见端点；

步骤4，构建相对目标点B的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V：包含两个相对目标点B的直棱柱体W的可见端点的直棱柱体的棱边为相对目标点B的直棱柱体的可见棱边，依此求出所有的相对目标点B的直棱柱体的可见棱边；

步骤5，调取相对起始点的直棱柱体的可见棱边集合中的一条可见棱边：从相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U中任取相对起始点的可见棱边u；

步骤6，嵌套的第一层三分算法：在相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U中的相对起始点的可见棱边u上使用三分算法，相对起始点的可见棱边u上三分算法的特征取点为第一中间点M，第一中间点M作为固定点，运用三分算法遍历相对起始点的可见棱边u上取点；

步骤7，调取相对目标点的直棱柱体的可见棱边集合中的一条可见棱边：从相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V中任取相对目标点的可见棱边v，相对目标点的可见棱边v满足的充要条件是相对起始点的可见棱边u和相对目标点的可见棱边v共面；

步骤8，嵌套的第二层三分算法：在相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V中的相对目标点的可见棱边v上使用三分算法，相对目标点的可见棱边v上三分算法的特征取点为第二中间点N，第二中间点N为变动点，运用三分算法遍历相对目标点的可见棱边v上取点；

步骤9，计算、比较和记录规划路径长度最小值：规划路径长度最小值S包括三段，起始点A和第一中间点M直线距离的第一段路径L1、第一中间点M和第二中间点N直线距离的第二段路径L2，第二中间点N和目标点B直线距离的第三段路径L3，有“规划路径长度最小值S”＝“起始点A和第一中间点M直线距离的第一段路径L1”+“第一中间点M和第二中间点N直线距离的第二段路径L2”+“第二中间点N和目标点B直线距离的第三段路径L3”；针对相对起始点的可见棱边u和相对目标点的可见棱边v的共面可见棱边对，运用嵌套的第一层三分算法遍历相对起始点的可见棱边u上取点，运用嵌套的第二层三分算法遍历相对目标点的可见棱边v上取点，通过计算、比较，记录规划路径长度最小值S、以及第一中间点M和第二中间点N的位置坐标；

步骤10，嵌套三分算法的迭代终止条件判断：当相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U中存在未被调取可见棱边，则跳转执行步骤5；当相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V中存在未被调取可见棱边，则跳转执行步骤7；当相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U中所有可见棱边、相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V中所有可见棱边组成共面可见棱边对都被调取时，符合嵌套三分算法的迭代终止条件，输出三段路径之和的规划路径长度最小值S、以及第一中间点M和第二中间点N的位置坐标。

Claims (2)

1.基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法，其特征在于，基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法优化目标是机器人执行端在避开障碍物Q的前提下，获得机器人执行端从起始点A到达目标点B的规划路径长度最小值S；基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法的步骤是先初始化各种数据；然后基于包络盒，将障碍物Q包络成直棱柱体W；依据机器人底座位置建立空间笛卡尔坐标系，用坐标系位置坐标描述直棱柱体W、起始点A和目标点B；调用起始点和目标点连线与障碍物直棱柱体相交判断模块，若起始点A与目标点B连线与直棱柱体W之间不相交时，为情形一，起始点A与目标点B连线为规划路径长度最小值S；若起始点A与目标点B连线与直棱柱体W之间相交时，为情形二，调用嵌套三分算法模块，由嵌套三分算法模块输出规划路径长度最小值S、第一中间点M和第二中间点N的位置坐标；基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法终止；嵌套三分算法模块，具体步骤如下：

步骤1，求相对起始点A的直棱柱体W的可见端点：基于点光源可见原理，如果直棱柱体W的某端点与起始点A之间连线与直棱柱体W的表面没有交点，则直棱柱体W的该端点可见，依此求出相对起始点A的直棱柱体W所有的可见端点；

步骤2，构建相对起始点A的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U：包含两个相对起始点A的直棱柱体W的可见端点的直棱柱体的棱边为相对起始点A的直棱柱体的可见棱边，依此求出所有的相对起始点A的直棱柱体的可见棱边；

步骤3，求相对目标点B的直棱柱体W的可见端点：基于点光源可见原理，如果直棱柱体W的某端点与目标点B之间连线与直棱柱体W的表面没有交点，则直棱柱体W的该端点可见，依此求出相对目标点B的直棱柱体W所有的可见端点；

步骤4，构建相对目标点B的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V：包含两个相对目标点B的直棱柱体W的可见端点的直棱柱体的棱边为相对目标点B的直棱柱体的可见棱边，依此求出所有的相对目标点B的直棱柱体的可见棱边；

步骤5，调取相对起始点的直棱柱体的可见棱边集合中的一条可见棱边：从相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U中任取相对起始点的可见棱边u；

步骤6，嵌套的第一层三分算法：在相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U中的相对起始点的可见棱边u上使用三分算法，相对起始点的可见棱边u上三分算法的特征取点为第一中间点M，第一中间点M作为固定点，运用三分算法遍历相对起始点的可见棱边u上取点；

步骤7，调取相对目标点的直棱柱体的可见棱边集合中的一条可见棱边：从相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V中任取相对目标点的可见棱边v，相对目标点的可见棱边v满足的充要条件是相对起始点的可见棱边u和相对目标点的可见棱边v共面；

步骤8，嵌套的第二层三分算法：在相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V中的相对目标点的可见棱边v上使用三分算法，相对目标点的可见棱边v上三分算法的特征取点为第二中间点N，第二中间点N为变动点，运用三分算法遍历相对目标点的可见棱边v上取点；

步骤9，计算、比较和记录规划路径长度最小值：规划路径长度最小值S包括三段，起始点A和第一中间点M直线距离的第一段路径L1、第一中间点M和第二中间点N直线距离的第二段路径L2，第二中间点N和目标点B直线距离的第三段路径L3，有“规划路径长度最小值S”＝“起始点A和第一中间点M直线距离的第一段路径L1”+“第一中间点M和第二中间点N直线距离的第二段路径L2”+“第二中间点N和目标点B直线距离的第三段路径L3”；针对相对起始点的可见棱边u和相对目标点的可见棱边v的共面可见棱边对，运用嵌套的第一层三分算法遍历相对起始点的可见棱边u上取点，运用嵌套的第二层三分算法遍历相对目标点的可见棱边v上取点，通过计算、比较，记录规划路径长度最小值S、以及第一中间点M和第二中间点N的位置坐标；

步骤10，嵌套三分算法的迭代终止条件判断：当相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U中存在未被调取可见棱边，则跳转执行步骤5；当相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V中存在未被调取可见棱边，则跳转执行步骤7；当相对起始点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合U中所有可见棱边、相对目标点的由所有可见端点组成的直棱柱体的可见棱边集合V中所有可见棱边组成共面可见棱边对都被调取时，符合嵌套三分算法的迭代终止条件，输出三段路径之和的规划路径长度最小值S、以及第一中间点M和第二中间点N的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的基于嵌套三分算法的机器人执行端避障的路径规划方法，其特征在于，所述起始点和目标点连线与障碍物直棱柱体相交判断模块，具体步骤如下：

步骤1，判断起始点A和目标点B连线与直棱柱体W的所有侧面是否相交：将直棱柱体W的所有侧面、起始点A和目标点B投影到所建立的空间笛卡尔坐标系的XOY坐标系平面内，直棱柱体W的所有侧面投影为线段，则直棱柱体W投影为封闭多边形R，起始点A与目标点B分别投影为A’和B’，连接A’和B’两点，如果A’和B’两点的连线段与封闭多边形R没有交点，则起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的所有侧面没有交点；如果A’和B’两点的连线段与封闭多边形R有E交点和F交点，求出A’和B’的连线与封闭多边形R的E交点和F交点的X轴和Y轴坐标值，根据起始点A与目标点B的高度，利用图形相似成比例关系，分别求出E交点和F交点的Z轴坐标值的高度尺寸，若E交点和F交点的Z轴坐标值的高度尺寸均大于直棱柱体W的高度尺寸，则起始点A与目标点B连线与直棱柱体W的所有侧面没有交点，否则起始点A与目标点B连线与直棱柱体W的侧面存在交点；

步骤2，判断起始点A和目标点B连线与直棱柱体W的上顶面是否相交：将上顶面、起始点A和目标点B投影到所建立的空间笛卡尔坐标系的XOZ坐标系平面内，则上顶面投影为一条C线段，起始点A与目标点B分别投影为A”和B”，若A”和B”的连线段与C线段没有交点，则起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面没有交点；若A”和B”的连线段与C线段有D交点，根据起始点A与目标点B的Y轴坐标位置，利用图形相似成比例关系，求出具体D交点的Y轴坐标位置，根据D交点空间坐标位置判断是否在上顶面内部，判断方法是从D交点作任一条射线，若与上顶面的边交点数为奇数时，则在D交点在上顶面内部，若与上顶面的边交点数为偶数时，则在D交点不在上顶面内部；如果D交点在上顶面内部，则起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面有交点，否则起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面没有交点；

步骤3，判断起始点A和目标点B连线与直棱柱体W是否相交：当满足起始点A与目标点B连线与直棱柱体W的侧面存在交点，或起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面有交点时，起始点A和目标点B连线与直棱柱体W之间相交；当存在起始点A与目标点B连线与直棱柱体W的所有侧面没有交点，同时存在起始点A与目标点B连线段与直棱柱体W的上顶面没有交点时，起始点A和目标点B连线与直棱柱体W之间不相交。

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