机器人路径规划方法——突出点法

给出在二维环境中路径规划的一个新方法——突出点法.此方法可有效地求解障碍物为凸多边形或凹、凸多边形并存环境中的无碰、局部最优路径规划问题。     

采用RSPM-PS算法的机械手末端避障路径规划

为解决工业机器人机械手末端避障路径规划需要花费大量时间,且规划的路径可能会包含大量冗余分段点的问题,提出一种基于分段点迁移递归(RSPM)和递进约简(PS)的机械手末端避障路径规划方法.通过RSPM算法可以在碰撞段上形成分段点并进行迁移,进而递归处理各分段路径,得到一条无碰撞基础路径.通过PS算法可以去除基础路径上的冗余分段点,得到最终路径.结果表明：RSPM-PS算法能快速规划更短的基础路径且能快速有效缩短路径长度.     

基于蚂蚁导航的未知环境下机器人路径滚动规划算法简

研究了一种栅格法环境建模下机器人路径滚动规划新方法.在未知环境内机器人根据视野域栅格环境与目标点信息,基于蚁群算法巧妙规划出局部导航优化路径.机器人沿着导航路径按照一定的步长前进一步,并重新动态规划出新的导航路径.机器人始终沿着较优化导航路径前进,机器人路径不断动态修改,当目标点在视野域范围内时直接规划出局部优化路径并直接到达目标点.该方法克服了传统子目标映射的复杂度高和智能化程度低等问题,仿真实验验证了本文方法的有效性.     

基于混合蛙跳算法的层次化群体路径规划

在复杂的群体运动场景中,传统路径规划方法具有计算量大、耗时长、效果生硬等缺点。为此笔者提出了一种层次化路径规划方法,将群体路径规划问题分为两个层次,在底层使用A*算法进行全局路径搜索,规划出一条从起始点到目标点的全局最优路径,使群智能算法进行上层局部路径规划时只考虑上层粒子间的碰撞;在上层采用混合蛙跳算法并结合多线程技术进行个体路径的动态规划。仿真实验结果表明：所提出的方法有效降低了群体路径规划中的算法复杂度和时间复杂度,在较为复杂场景下能够逼真和高效地进行群体运动仿真。     

基于模糊神经控制的移动机器人避障研究

机器人路径规划技术是机器人研究的一个重要领域,其主要任务是在机器人工作空间中寻求一条从起始点到达目标点的无碰撞路径,并且满足路径最短或时间最短等条件。由于精确的系统模型参数和传感器数据的获取比较困难,传统的路径规划方法具有很大的局限性。模糊逻辑算法不依赖精确的数学模型和环境信息,对于机器人路径规划问题具有明显优势。本文基于模糊控制方法研究了未知环境下的机器人局部路径规划问题。     

机器人路径规划中快速扩展随机树算法的改进研究

针对基本快速扩展随机树(RRT)算法在路径规划中具有树的扩展随机性大、冗余节点多、容易在目标点周围发生振荡、规划的路径较长等问题，提出了一种改进的RRT算法。该算法首先采用目标偏向策略，通过引入动态权重系数使树尽可能地在向目标点进行扩展的同时又能够即时地避开障碍物；利用自适应扩展步长减少树在目标点附近的振荡；最后，对路径进行剪枝处理，并用三次B样条曲线对剪枝后的路径进行平滑处理。仿真分析的结果表明，与基本RRT算法相比，改进的RRT算法有效减少了冗余节点数，规划的路径更短，减少了19.56%,同时规划时间大大降低，减少了54.08%,有效地提高了路径规划的效率。     

基于蚂蚁导航的未知环境下机器人路径滚动规划算法

研究了一种栅格法环境建模下机器人路径滚动规划新方法.在未知环境内机器人根据视野域栅格环境与目标点信息,基于蚁群算法巧妙规划出局部导航优化路径.机器人沿着导航路径按照一定的步长前进一步,并重新动态规划出新的导航路径.机器人始终沿着较优化导航路径前进,机器人路径不断动态修改,当目标点在视野域范围内时直接规划出局部优化路径并直接到达目标点.该方法克服了传统子目标映射的复杂度高和智能化程度低等问题,仿真实验验证了本文方法的有效性.     

一种任意起始位姿的连续曲率泊车路径在线规划方法

针对目前泊车路径规划算法对起始位姿要求严格，且难以兼顾最终位姿精度、路径质量及计算效率等问题，提出了一种任意起始位姿的连续曲率路径在线规划方法。该方法将整个泊车路径规划分为库位内调整与入库过程两部分。库位内调整采用以最终位姿高精度与调整次数最少为目标函数的最优化方法进行逐段规划；入库过程采用连续曲率曲线组用于混合A*算法的状态节点扩展以直接生成无需后处理的可执行路径。设计考虑路径的曲率变化与方向改变次数的估价函数；采用由路径几何形状特征点构建特征多边形的碰撞检测方法以提高计算效率。离线仿真与实车试验结果验证了该方法的有效性。     

基于简化可视图的环境建模方法

针对移动机器人全局路径规划中环境地图的构建问题，提出一种基于简化可视图的环境模型建立方法.该建模方法通过剔除环境中对路径规划结果不造成影响的障碍物来简化环境模型的表示.在环境建模期间，利用机器人的起点和目标点以及环境中保留的障碍物建立一种可视边的数量足够少的简化可视图，简化可视图中的可视边即为移动机器人的可行路径.根据简化可视图建立的环境地图提高了后续移动机器人路径规划算法的执行效率.仿真结果表明该建模方法简单且有效.     

融合RRT-Connect和DWA算法的室内移动机器人单目标点导航任务研究

针对室内复杂环境下移动机器人单目标点导航问题,提出一种基于改进双向快速扩展随机树(RRTConnect)算法与改进动态窗口法(dynamic window approach,DWA)的单目标点导航算法。首先,结合人工势场法与RRT-Connect算法设计全局规划器,并引入范围限定函数及两棵双向RRT随机树进行扩展,优化采样和路径扩展过程,同时对全局规划器生成的路径进行平滑处理;然后,改进DWA中的评价函数,以目标点距离函数代替航向角函数以加快算法收敛并避免角度反复调整,同时实现机器人的高效动态避障;最后,以全局规划器的路径点为引导,对局部规划器进行融合以完成单目标点导航任务。研究结果表明：本文所提出的规划器能够实现机器人在复杂环境下的自主路径规划和避障;相比于其他方法,本文所提出的方法效率高,规划路径短。     

基于二层结构的路径规划系统

本文提出了智能系统中的二层路径规划子系统,其中的全局路径规划层接收来自任务规划子系统的目标序列,针对已知的静态障碍环境信息,采用基于 Hopfield 人工神经网络(HANN)算法的新型路径规划方法,得出点到点的直线路径(预直线路径)序列,并进行了仿真。局部路径规划与跟踪层接收来自全局路径规划层的预直线路径,考虑全局路径规划层未知的静态和动态障碍,采用势场法来进行局部路径规划与跟踪,并进行了仿真。     

移动机器人路径规划的一种改进蚁群算法

提出了一种复杂静态环境下的移动机器人避碰路径规划的改进蚁群算法。基于栅格法的工作空间模型,模拟蚂蚁觅食行为,并针对移动机器人的路径规划的需要,将一些特殊功能赋予常规的蚁群算法。为了避免移动机器人的路径死锁,在路径搜索过程中,当蚂蚁探索到一个死角时,建立了相应的死角表,同时用惩罚函数来更新轨迹强度。仿真研究表明:该算法能明显改善路径规划性能,并且算法简单有效。     

一种自主水下机器人航路规划算法研究

在基本蚁群算法的基础上,提出了一种用于实现自主水下机器人路径规划的自适应蚁群算法,该方法通过改进概率的选择和调节信息素挥发系数,保证AUV以更安全的航路接近目标,同时提高了搜索最优路径的收敛速度,并对路径进行平滑处理使结果更可行.用Matlab对控制算法进行仿真,仿真结果表明该算法能明显改善路径规划性能.     

对抗环境下足球机器人路径规划

在RoboCup中型组足球机器人比赛环境下,实现机器人实时、有效的路径规划是赢得比赛的重要前提.充分考虑到足球机器人比赛中实时性和对抗性的特点,采用具有实时性优势的人工势场法,并综合考虑障碍物、目标点以及机器人之间相对位置和相对速度的关系,提出一种相对威胁系数的概念.该系数能够反映比赛中双方机器人实际对抗的强弱程度.将相对威胁系数应用到传统的人工势场中,形成一种新的改进型人工势场法,较好地解决了对抗环境下机器人路径规划中一些实时性、有效性的问题.仿真实验验证了所提出算法在足球机器人比赛系统中具有可行性.将该算法应用于交龙足球机器人上,在实际比赛中取得了较好的成绩.     

孔群钻削的运动规划和加工路径优化研究

本文对三轴直角坐标机械手的运动规划和加工路径优化方法进行研究。此设备用于钢琴弦轴板群孔钻削加工。首先,采用抛物线过渡的线性插值算法,对钻削过程进行运动规划,生成一条位置和速度都连续的平滑运动轨迹。然后,基于遗传算法,以最短加工路径为目标,以无碰撞地绕过所有的障碍物为约束条件,获得孔群钻削的优化加工路径。并以六种型号弦轴板进行计算验证,计算结果验证了算法的有效性。     

机器人在时变环境中的运动规划

时变环境中的避障运动规划是当今智能机器人领域中的一个重要研究课题.木文根据运动状况可分解描述为路径轨迹和速度函数的思想,提出了解决运动规划问题的二层机制.上层是路径规划.即就工作环境中的静态障碍,规划一条避障的最短距离路径;下层是速度规划,其任务是选择机器人沿着已规划路径运动的速度(加速度),以保证它避免与动态障碍物相撞。     

生物激励神经网络路径规划仿真研究与改进

生物激励神经网络移动机器人路径规划方法是一种新颖的方法,可用于在动态不确定环境下生成实时的避障轨迹.本文的仿真结果表明当该方法被应用于点对点路径规划时,生成路径可能不满足路径长度要尽可能短的约束条件;当该方法被应用于全覆盖路径规划时,生成路径可能不满足覆盖过程应有规律和重复覆盖应尽可能少的约束条件.本文对上述出现的不合理现象进行了理论分析并分别提出了在点对点路径规划中引进目标制导和在全覆盖路径规划中引进规则制导的改进方法.仿真结果表明改进方法是有效的.     

煤矿救援机器人全局路径规划

全局路径规划是煤矿救援机器人自主导航的关键技术之一,其任务是按照某一最优指标寻找一条从起始点到目标点的安全避碰路径。文中针对矿难发生后,井下部分巷道的局部环境不确定的特点,提出以矿难前的已知GIS系统为基础,结合改进蚁群算法获取环境不确定情况下的优化路径,从而获得全局最优路径的策略;依据安全性、路径最短原则设计了适应值评价函数,依此作为路径评价和信息素更新的依据;为避免停滞现象,采用确定性选择和随机选择相结合的路径选择策略。实验结果验证了算法的正确性和有效性。