移动机器人全局动态路径规划融合算法

针对移动机器人全局动态路径规划效率较低的问题,提出一种基于安全A^*算法与双速度模型动态窗口法的全局动态路径规划融合算法.首先,通过安全A^*算法得到全局最优路径节点,将其作为临时目标节点,为动态规划提供全局信息,避免出现局部最优.然后,采用时间序列Bottom-Up算法减少路径节点数,从而减少迭代次数、计算代价和储存代价,提高算法效率.最后,采用双速度模型对动态窗口法进行改进,通过避障重规划机制,解决全局动态路径规划时移动机器人绕远甚至绕圈的问题,并通过MATLAB平台进行仿真实验.仿真结果表明：文中算法的规划效率可提高46.18%,保证了路径的安全性和移动机器人速度的平稳性,文中算法的路径质量和规划效率更佳.     

基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划

针对传统蚁群算法在移动机器人最短路径规划方面存在的不足，如算法前期盲目性搜索、收敛速度慢、消耗时间长及转弯次数多，提出了一种改进的蚁群算法。该算法根据正态分布模型，将栅格环境划分不同区域，进行信息素差异化处理，减少蚂蚁初期搜索时间；同时基于A^*搜索算法的估价函数思想改进启发函数，引入自适应启发信息因子，增强其目标导向性，提高算法收敛速度，平衡算法全局搜索能力。仿真结果表明，改进的蚁群算法能够规划出收敛速度较快、转弯次数较少以及平滑度更高的路径。     

移动机器人路径规划安全A*算法

针对移动机器人路径规划时安全性不高的问题,提出一种路径规划安全A^*算法.首先,通过扩展搜索邻域,减小路径转角角度,避免不必要的折角;然后,在启发式函数中引入新的评价指标,增加移动机器人与障碍物的距离.最后,提出安全性指数S,对路径安全性进行量化.通过MATLAB软件进行仿真对比,仿真结果表明:文中算法的路径质量和安全性更佳.     

一种基于机器人操作系统的代价地图自适应膨胀半径设置方法

针对复杂环境下移动机器人自主导航易被困、路径规划不理想等问题.首先,通过改进机器人操作系统(robot oper-ating system,ROS)中代价地图代价值衰减函数和七宫格检测法,研究了代价地图自适应膨胀半径算法.其次,通过动态衡量启发函数与优化子节点选择方法,研究了结合环境信息的改进A*路径规划算法.实验结果表明:使用自适应膨胀半径算法和改进A*算法后的路径拥有更好的平滑度,减少33.6％转角次数和37％转向角度.能避开复杂障碍物群,降低移动机器人被困几率,提高了复杂环境下ROS移动机器人自主导航的安全性和鲁棒性.     

森林火灾多机型救援三维航迹规划

为解决通用航空森林火灾救援时机群调度存在的航迹优化问题,提出一种针对多机型的自适应三维改进A^*航迹优化算法。目前常用的传统A^*算法存在搜索节点多、计算速度慢和受限于二维空间等缺点,综合考虑不同救援航空器实际飞行时的性能限制,从三维空间上改进搜索节点;提出考虑救援成本的代价函数,同时采用自适应方法动态调整权重。仿真结果表明,该算法能有效减少航迹规划时间和航迹长度,加快搜寻救援方案的生成速度,有效提高救援机群调度效率,更符合通用航空器实际林火救援飞行。研究成果可为提高通航森林火灾救援效率提供理论依据,具有一定的参考意义。     

智能车辆局部路径规划与跟踪控制算法研究

针对无人驾驶汽车局部路径规划与跟踪控制，提出一种基于改进A^*算法的局部路径动态规划算法及一种基于改进LQR算法控制理论结合模糊控制与PID控制的路径跟踪控制算法。主要包括：搭建无人车辆在Frenet坐标系下利用栅格法构建预行驶区域模型；优化改进节点扩展方向，提出针对无人驾驶的五邻域扩展节点方式；A^*算法一次规划出代价值最小的目标节点，二次A^*算法规划出实时动态最优路径。另外，搭建以路径曲率变化率和横向误差变化率为状态变量的横向路径模糊跟踪控制模型，搭建以纵向误差和纵向误差变化率为状态变量的模糊PID控制模型解决参数难调问题。通过Carsim、Simulink与Perscan联合仿真平台验证设计的路径规划与跟踪控制算法有效性。     

基于改进A~*算法的室内移动机器人路径规划

针对移动机器人在室内定位的特点,在结构化环境下,开发了机器人路径规划系统。在阐述了全局地图构建方法基础上,根据移动机器人的实际运行环境采用栅格法构建了环境地图。利用A*算法进行初步路径规划,其不足之处是路径规划数据中包含了所有规划点的坐标,冗余点较多,且移动机器人无法在拐点处调整自身姿态。针对这些不足,提出了能够计算出拐点、旋转方向及旋转最小角度的A*路径规划改进算法并进行了实验。移动机器人定位实验结果表明:利用改进后的A*路径规划算法不仅简化了路径,而且在拐点处移动机器人能够调整自身姿态,可以较好地满足室内移动机器人全自主运动的要求。     

基于改进双向RRT*的移动机器人路径规划算法

针对复杂环境下移动机器人的局部最优路径规划,提出一种基于目标偏置扩展和Cantmull-Rom样条插值的双向RRT^*路径规划算法.双向RRT^*算法同时创建两颗搜索树,交替进行相向搜索,同时以一定的概率进行随机点的目标偏置选择,以提高算法的整体收敛效率;再对当前节点重选父节点和重布线,以增强算法对环境的敏感程度.为确保路径安全可行,对环境中的障碍物进行膨胀处理,再对初始路径进行碰撞检测;修剪冗余节点,缩短可行路径长度,再利用Cantmull-Rom样条插值法平滑路径.在Matlab仿真平台和ROS机器人仿真平台分别进行2D和3D的对比实验,验证了改进双向RRT^*算法的有效性和优越性.     

基于改进蚁群算法的移动机器人动态路径规划

针对动态环境下的移动机器人最优路径问题,利用栅格法建模,提出1种改进蚁群算法。通过调整信息素启发因子和期望启发因子,自适应改变挥发系数。在路径规划时,提出相应的动态路径规划避障策略,使机器人在避障的同时得到最优或次优路径。实验结果表明,当机器人陷入凹型障碍并且在复杂环境搜索效率低的情况下,该文算法经过25代收敛找到最短路径;改进算法比基本蚁群算法进化代数减少近50代,同时能有效避免移动机器人和动态障碍物碰撞,并且获得15.656的无碰路径。     

一种改进栅格蚁群算法的机器人路径规划

针对移动机器人规避障碍和寻找最优路径问题,提出了在复杂环境下移动机器人的一种路径规划方法,采用栅格蚁群算法规划出全局优化路径,通过信息素的存储方式的改进、距离启发信息调整和蚂蚁回退策略,从而使机器人能够安全顺利的到达目标点,实验结果表明所述方法对环境复杂程度的适应能力很强,能在较短时间内找到最佳路径.     

基于改进A*算法的燃气微泄漏四足巡检机器人路径规划

针对四足机器人在城市燃气微泄漏巡检中路径规划的需求,提出了一种基于改进A*算法的四足机器人燃气巡检路径获取方法。首先,采用网格法构建了四足机器人的二维工作地图。然后改进A*算法的启发函数,引入了自适应调整策略,让搜索节点减少且路径更不易陷入局部最优。最后从路径长度、平均搜索时间、搜索节点个数三个性能方面进行评估,改进A*算法达到了预期效果。使用Matlab2016b作为仿真软件,仿真结果显示,改进A*算法完成了寻路任务。与经典A*算法相比,改进算法的平均搜索时间降低了52.13%,搜索节点个数减少了30.23%。该算法在尺寸200×200以下地图的路径规划中具有较高的搜索效率。     

融合改进A~*算法和动态窗口法的全局动态路径规划

针对移动机器人路径规划全局最优、实时避障的需求,提出了一种融合改进A~*算法和动态窗口法的全局动态路径规划方法。首先,基于传统A~*算法,结合Manhattan和Euclidean距离,设计了一种优化的启发搜索函数;然后,利用关键点选取策略,剔除冗余路径点和不必要的转折点;最后,融合动态窗口法,构造了顾及全局最优路径的评价函数,基于该评价函数,应用动态窗口法,进行实时动态路径规划,在保证规划路径全局最优性的基础上,提高了平滑性及路径规划的局部避障能力。实验结果表明:与传统A~*算法相比,所提算法规划的路径更平滑,可实时动态避障,且能输出控制参数,这利于机器人的自动控制;与动态窗口法相比,所提算法能够保证规划路径的全局最优性,路径长度由28.879m缩短为22.285m。该研究对于移动机器人自主导航的应用具有重要的参考价值。     

改进蚁群与遗传融合算法的路径规划

针对传统遗传与蚁群融合算法在路径规划中出现的收敛慢、能耗高的问题，提出一种改进融合算法。改进基于启发函数和自适应挥发因子的蚁群优化算法，结合A^*算法提出回溯策略优化死锁问题；优化遗传算法种群初始化模式，提出通信机制交叉，调整适应度函数及交叉变异因子；将蚁群算法得到的次优解放入遗传算法优化后的种群中，形成新种群进行路径规划，采用删除算子对输出路径进行优化。仿真结果表明，改进融合算法对比传统融合算法在简单地图中迭代与转弯次数上优化57%和75%;在复杂地图中迭代与转弯次数优化70%和18%,搜索效率有所提高，改进的融合算法有效。     

融合改进A*和动态窗口法的AGV动态路径规划

摘要:路径规划对AGV完成自主导航起着关键性的作用,针对这点出发,本文提出一种全局采用改进的A*算法,局部在保证全局最优的情况下采用融合A*和DWA两种算法,首先加入AGV的位置信息,在传统的评价函数基础上设置了包含代价函数和启发函数的权重函数,其次,将传统的8个搜索方向,变成了5个,提高了路径搜索效率,为了进一步增加路径的平顺性,对节点进行优化,删除了多余的转折点,保留下关键的转折点,然后在此基础上又设置了安全域值,进一步删除多余的转折点,从而保证了全局路径最优,为了实现AGV实时动态避障,本文将A*和DWA两种算法融合,进行在线实时规划路径,设计了一种基于全局最优路径的圆滑路径曲线,经过仿真,本文提出的算法在路径长度,机器人平均转折角度,运行时间等都大大减少,最后,通过实验进一步验证了算法的可行性。     

基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划

针对蚁群算法应用于移动机器人路径规划时存在易于陷入局部最优解、收敛速度慢的问题,提出了一种适用于静态障碍环境下基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划方法。该方法改进了节点间的状态转移规则,增加了得到最优路径的概率;自适应调整启发函数,提高了算法的搜索效率;基于狼群法则对信息素进行更新,有效避免了算法陷入局部最优解;动态调整了衰减系数,在后期增加了蚂蚁对最优路径的选择概率,加快了算法的收敛速度。仿真实验表明,与其他算法在相同环境下比较,该改进算法在路径规划结果相同的情况下具有较快的收敛速度;且改进算法在不同复杂程度环境中均得到了最优路径,也表明了该算法的有效性和可靠性。该算法具有良好的寻优能力,可以适用于不同复杂环境中的移动机器人路径规划。     

基于距离抑制向量的机器人动态路径规划方法

移动机器人在使用传统动态窗口法进行局部路径规划时,存在路径过长以及运动至距离相近的障碍物出现评价函数失灵的问题。针对以上问题,本文提出距离抑制向量的概念,定义新的评价因子;加入全局信息,将改进灰狼算法与传统A~*算法进行融合;保留改进全局路径中的转折点,作为局部路径规划中的中间指引点,得到新的评价函数,从而实现两种改进算法的融合。最后,通过仿真及实验验证得出,相比于传统动态窗口法,引入动态全局信息的改进型动态窗口法,不仅能够实现路径的全局最优,而且能够有效地避开机器人在行进过程中出现的动态障碍物,从而满足机器人安全运行的要求。     

基于改进蚁群算法的移动机器人三维路径规划

三维路径规划是移动机器人研究领域的核心内容之一.传统的蚁群算法应用于三维路径规划时,存在收敛速度慢,容易陷入局部最优解等问题.针对这些问题,论文对路径节点的选取方法、信息素的更新方法、启发函数的设计进行了改进,从而避免了算法陷入局部最优解,加快了算法的收敛速度.仿真实验表明改进算法在不同复杂程度的环境中都可以得到最优路径,且路径规划结果较好,这表明了算法有良好的寻优能力.     

室内服务机器人路径导航系统设计及算法

随着各行业智能化的快速发展,室内服务机器人逐渐地走进了人们的日常生活中。针对日益复杂的室内环境以及对机器人路径规划技术要求的不断提高,本文采用激光雷达、底盘驱动、人机交互等功能模块相结合,设计了一种室内服务机器人路径导航系统。同时对传统蚁群算法进行改进,提出了自适应信息素浓度和动态信息素挥发因子,使改进后的蚁群算法具有较高的全局搜索能力,避免了传统蚁群算法前期易陷入局部最优的问题,最后将改进后的蚁群算法应用到移动机器人路径规划上。为了验证改进蚁群算法的有效性,用MATLAB软件进行仿真分析,仿真结果证明了改进蚁群算法在移动机器人路径规划时具有较强的全局寻优能力,同时提高了收敛速度。     

基于蚁群算法的滑移预测路径规划研究

月球车是搭载探测任务的可移动多功能机器人.月球车在实际地形行驶中,从起点到目标点之间除了选择最优路径,还应该将地形、障碍物等影响因素考虑进去.地形的主要影响因素是陡坡方向和陡坡坡度,其他因素归类为滑移,这些在很大程度上增加了路径规划的长度和时间复杂度,更影响了其安全性.而传统蚁群算法只是单纯地寻求路径规划中的最优解,存在收敛速度慢、时间复杂度高、寻优能力不平衡等问题,且没有考虑滑移、地形等因素,应用在月球车预测路径规划问题中极易陷入局部最优解.提出了基于三维栅格地形环境下融合坡度、坡向的滑移预测改进蚁群算法路径规划;通过设置相同的信息素启发因子和信息素挥发系数,改变滑移预测地形参数,得到了基于滑移预测的综合代价函数,改进了传统蚁群算法;分析了基于滑移预测的综合代价函数对改进蚁群算法路径长度、收敛速度、时间复杂度和迭代次数的影响.最后利用实验仿真数据结果验证了本文改进后的蚁群算法在滑移预测路径规划问题中有更高的有效性.     

基于A~*算法的机器人二维与三维路径规划实现

主要对移动机器人轨迹进行规划设计,将移动机器人的轨迹环境采用栅格化处理,提出了一种能结合全局和局部规划的改进的A*算法。使移动机器人在环境未知的情况下进行自主规划路径,通过MATLAB软件验证了算法的可实现性与稳定性,并将其与经典A*算法作对比,以证明改进算法的在运算能力,可实现性和稳定性上的优势。