基于二进制编码QPSO算法的移动机器人路径规划

在分析量子粒子群算法的基础上,针对离散搜索空间的问题,提出了二进制编码的量子粒子群算法.在算法中,重新定义了粒子的位置距离矢量,调整了搜索空间的迭代方程,并引入了多点交叉和精英保留的策略,保证全局收敛的同时加快粒子的收敛速度.并使用De Jong's测试函数对本算法和二进制粒子群算法进行了比较,最后使用二进制编码量子粒子群算法对机器人路径规划进行了仿真实验.     

移动机器人路径规划技术的现状与展望

移动机器人技术研究中的一个重要领域是路径规划技术。它分为基于模型的环境已知的全局路径规划和基于传感器的环境未知的局部路径规划。综述了移动机器人路径规划技术的发展现状，指出了各种方法的优点与不足。最后对移动机器人路径规划技术的发展趋势进行了展望。     

基于HEDT的移动机器人路径规划算法

移动机器人在未知的、动态的环境中进行路径规划必须考虑到环境地图构建的不完备性和算法的实时性.针时这种情况,提出了一种基于启发式拓展距离转化的移动机器人路径规划算法.算法在未知的环境中,通过启发信息和实时探测静止或移动的障碍物信息构建不完备的栅格地图,对移动的障碍物采用延后处理策略,实时地搜索最优路径并驱动机器人运动到目标点.当发生下降阻碍时,则仅对需要的范围传播权值变更信息.算法适用于大范围的时变环境,并具有良好的收敛性.仿真实验验证了算法可行性和正确性.     

融合RRT*与DWA算法的移动机器人动态路径规划

为实现移动机器人在复杂动态障碍物环境中的避障,提出一种改进的快速随机扩展树(rapidly-exploring random tree,RRT*)与动态窗口法(dynamic window approach,DWA)相融合的动态路径规划方法。基于已知环境信息,利用改进RRT*算法生成全局最优安全路径。通过消除RRT*算法产生的危险节点,来确保全局路径的安全性;使用贪婪算法去除路径中的冗余节点,以缩短全局路径的长度。利用DWA算法跟踪改进RRT*算法规划的最优路径。当全局路径上出现静态障碍物时,通过二次调整DWA算法评价函数的权重来避开障碍物并及时回归原路线;当环境中出现移动障碍物时,通过提前检测危险距离并转向加速的方式安全驶离该区域。仿真结果表明：该算法在复杂动态环境中运行时间短、路径成本小,与障碍物始终保持安全距离,确保在安全避开动态障碍物的同时,跟踪最优路径。     

一种改进的移动机器人路径规划算法

为解决快速随机扩展树算法(RRT)无效采样以及路径不最优等问题,提出一种基于RRT和A*算法的拟水流避障算法RRT-QSA*。在采样上引入RRT算法规定采样区间来限制采样点,增强采样的目标导向性;遇到障碍物时采用融合了A*算法的拟水流避障算法迅速绕过障碍物;采用路径优化算法对搜索到的路径进行路径优化。仿真结果表明：与RRT算法相比,RRT-QSA*算法的计算时间减少了96.83%~99.88%,搜索节点数减少了86.62%~96.01%,路径长度数减少了9.9%~16.7%,转折角度减少了80.93%~93.04%。随着地图的增大,RRT-QSA*算法比RRT算法计算效率的提升更加明显。     

未知环境下改进的基于BUG算法的移动机器人路径规划

对未知环境下移动机器人路径规划的方法和发展现状进行了概述总结,指出了各种方法的优点和不足.同时研究了环境未知情况下的移动机器人实时路径规划问题,将Bug算法与基于滚动窗口的路径规划相结合,提出了一种改进的移动机器人路径规划方法.规划时只考虑当前状态下所必须的传感数据,不必计算障碍物的边线解析式,节省了存储空间,提高了规划效率,保证了算法的实时性.算法采用两种行为模式,为了保证路径规划的完备性和全局收敛,同时给出了全局收敛标准.由于算法的固有原理,在陷阱区域移动机器人容易左右徘徊,无法达到目标点.针对算法的这个问题,利用虚拟障碍的概念提出了基于局部切线图算法的移动机器人路径规划.最后对本算法的收敛性和完备性给予了证明.仿真实验验证了该方法的有效性.     

基于神经网络的移动机器人路径规划方法

针对动态环境下移动机器人路径规划,提出了一种基于递归神经网络的实时路径规划方法。利用神经网络表示机器人的工作空间,每个神经元都只有局部侧连接。目标点位置神经元具有全局最大的正活性值,该活性值通过神经元之间的局部侧连接逐渐衰减地传播到整个状态空间,障碍物及其周围区域神经元活性值则被抑制为零。目标点全局地吸引机器人,障碍物局部地将机器人推开实现避障,从而能够在动态环境下产生最优规划路径。仿真结果表明该方法具有较好的环境适应性和实时性。     

神经网络在移动机器人路径规划中的应用

对于环境信息完全已知的移动机器人的全局路径规划问题,应用了一种并联的神经网络结构与模拟退火算法相结合的方法,并提出了一种局部路径修正算法,最终得到一条最优的平滑路径。计算机仿真研究表明,该算法计算简单,收敛速度快,规划的路径为一条最短无碰且安全的平滑路径。在计算机仿真验证的基础上,以P3-AT型轮式移动机器人为平台,通过机器人模拟实验验证了该算法的有效性。     

移动机器人在线路径规划算法研究

主要讨论了不确定环境下移动机器人运动路径的在线规划算法。在此方法中 ,预定目标被定为吸引子 ,而障碍物被定为排斥子。这样 ,路径规划就转换为应用牛顿定理进行迭代计算。该算法简便 ,实时性强 ,能自动地适应工作环境中障碍物的位置变化和随机出现 ,使机器人准确避开障碍 ,安全到达目的地。实验结果表明 ,此算法效果良好。     

基于角度搜索的移动机器人路径规划方法

为提升路径搜索速度,优化路径长度,提出一种用角度控制机器人的寻路算法—角度搜索算法。该算法根据机器人位置与目标点位置进行一定维度的高效搜索,从而实现在静态环境中有效寻路。根据所用栅格地图的环境特点,提前设定搜索角;计算机器人周围栅格的预估角;将预估角与搜索角进行比较选出新的扩展点,在扩展过程中排除重复路径的扩展和搜索角范围内无可行点的情况,直到找到目标点生成最终路径。通过仿真测试,将提出算法与Dijkstra、A*两种算法在复杂程度不同的两种地图上进行比较,所提算法寻路时间分别最大减少了19.44%和12.23%,转折次数分别最大减少了28.6%和54.5%,路径长度较A*算法在两种地图上分别减少了9.28%和6.53%,且在简单场景中实现了对局部障碍物的动态规避。将所提算法应用到基于ROS的移动机器人Turtlebot2上,实验结果表明,在相同地图环境中,所提算法较A*算法路径更加平滑稳定,验证了所提算法的有效性和可行性。     

基于人工免疫网络机器人路径规划算法的进一步研究

本文进一步完善了基于人工免疫网络的移动机器人路径发现与规划算法,给出了算法的设计思想和流程详细的描述;并基于马尔可夫链理论,从数学上证明了该算法的收敛性;通过势场法、神经网络算法和遗传算法三种常用的移动机器人路径发现与规划算法的对比实验,表明文章所设计的算法具有很好的柔性,能够适应于不同的规划环境,解决了其它规划算法无法克服的规划难题以及欺骗性问题,表现出了高度的智能性。     

一种位-姿交替控制的机器人路径跟踪方法

建立了非完整移动机器人的离散化运动学模型。根据机器人位姿定位问题的描述,设计了基于人工驾驶思想的路径跟踪模糊控制器。针对机器人相对于位姿目标点的方向误差和姿态误差之间的耦合矛盾,提出一种位-姿交替控制的路径跟踪方法。当存在较大位置误差时进行位置控制以实现快速跟踪,当位置误差较小时进行姿态控制,两者根据误差的大小交替进行。仿真结果表明了该模糊控制器的有效性和对路径跟踪的快速性。     

基于混合人工势场-遗传算法的移动机器人路径规划仿真研究

分析了人工势场模型存在的目标不可到达问题(GNRON)和由于局部最优解的存在而产生的死锁问题,提出了一种建立在改进人工势场模型上的基于遗传算法的最优路径搜索方法。仿真结果验证了本模型的有效性,能有效的解决由于人工势场模型缺陷而带来的路径规划问题。     

爬壁机器人路径规划研究

研究爬壁机器人在三维工作环境中的全局路径规划.给出了一种基于人工神经网络结构能量函数的路径规划算法.可根据机器人吸附物体的形状设定各边界面对应的不等的模拟退火初始温度;并且可根据路径点位于物体内部与否的不同位置采用不同的运动方程.仿真结果表明,该算法可规划出最短的可行路径,为提高爬壁机器人的实用性,提供了一种有效的路径规划算法.     

仿人跑步机器人的控制与仿真

提出了仿人跑步机器人在跑步时关节力矩控制和前向速度控制的方案.对于机器人关节力矩的控制,通过推导机器人的三维动力学方程以及机器人质心和双脚的轨迹,采用阻抗控制的方法实现;对于机器人前向跑步速度的控制,通过在起跳阶段起始时刻调节"虚拟腿"与铅垂线的夹角实现,这种控制方法的优点是简单易行.最后采用虚拟样机软件ADAMS建立了仿人跑步机器人的三维模型,通过仿真证明了这种方法的有效性.     

掘进机器人截割臂建模与控制

分析了掘进机器人截割臂的结构特点及动力学特性,建立了截割臂横摆动力学模型.利用了滑模控制算法对参数变化和扰动不灵敏特点,对截割臂横摆角度和长度控制进行了研究,并利用自适应技术对不确定负载进行在线估计.对截割臂横摆角速度跟踪控制和水平截割控制进行了仿真.仿真结果表明该方法是可行的,对煤岩特性变化具有较好的鲁棒性.研究结论为掘进机器人的煤岩截割控制及快速断面成形问题提供了重要的理论指导.     

深海采矿移动机器人的定位方法研究

深海作业技术的研究具有重要的战略意义,采矿移动机器人是深海采矿的载体,它的位置估计精度直接影响到控制质量和采矿效率。提出了一种基于伪长基线和航位推算的组合定位方法,建立了位置估计的卡尔曼滤波器结构。针对深海底的复杂未知环境,很难获得系统状态和测量噪声准确统计信息的情况,应用自适应卡尔曼滤波算法进行数据融合,在线修正滤波器的增益。仿真验证了该方法的可行性。     

基于粒子滤波的机器人定位及动态目标跟踪

提出了一种基于粒子滤波的动态跟踪算法,解决了传统SLAM理论在处理动态目标时误差不断累加的问题。通过分析移动机器人和激光测距仪,里程计的原理,建立了机器人的运动和观测模型。将数据关联的方法用于动态环境中则提高了系统的稳定性和定位的精度。仿真结果表明此算法能够比较精确地估计出机器人的位姿以及动态目标在地图中的位置,为开展将静态与动态相结合的定位与地图构建的研究提供了一种可行方案。