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未知环境中移动机器人导航控制研究的若干问题 被引量:119
1
作者 蔡自兴 贺汉根 陈虹 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期385-390,464,共7页
未知环境中移动机器人导航控制理论和方法是机器人学和智能控制的一个重要研究领域。综述了该领域研究的主要内容及其发展动态 ,分析了与导航控制有关的机器学习方法的研究现状 ,指出了存在的不足和有待进一步研究的问题 。
关键词 移动机器人 未知环境 导航控制
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未知环境下势场法路径规划的局部极小问题研究 被引量:61
2
作者 朱毅 张涛 宋靖雁 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期1122-1130,共9页
势场法路径规划的局部极小问题已经受到了多年关注,本文针对环境完全未知的情况为移动机器人设计了一种基于行为的解决方法.该方法通过合理设计各种行为间的转换条件以保证可靠性,并引入记忆信息以增强机器人对周边环境的认知能力,从而... 势场法路径规划的局部极小问题已经受到了多年关注,本文针对环境完全未知的情况为移动机器人设计了一种基于行为的解决方法.该方法通过合理设计各种行为间的转换条件以保证可靠性,并引入记忆信息以增强机器人对周边环境的认知能力,从而降低决策的盲目性,更准确地决定当前应采用的合适行为.本文方法对于凸形边界障碍物的有效性得到了证明.针对一些复杂的凹形边界障碍物,仿真结果表明,该方法相对于一些已有方法更加可靠.基于真实机器人的实验验证了该方法的可行性. 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 势场法 局部极小 未知环境
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复杂环境下的机器人路径规划蚂蚁算法 被引量:46
3
作者 朱庆保 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期586-593,共8页
研究了全局静态环境未知时机器人的路径规划问题,提出了一种新颖的滚动规划蚂蚁算法.该方法将目标点映射到机器人视野域附近,再由两组蚂蚁采用最近邻居搜索策略相互协作完成机器人局部最优路径的搜索,机器人每前进一步,都由蚂蚁对局部... 研究了全局静态环境未知时机器人的路径规划问题,提出了一种新颖的滚动规划蚂蚁算法.该方法将目标点映射到机器人视野域附近,再由两组蚂蚁采用最近邻居搜索策略相互协作完成机器人局部最优路径的搜索,机器人每前进一步,都由蚂蚁对局部路径重新搜索,因此,机器人前进路径不断动态修改,从而能使机器人沿一条全局优化的路径到达终点.仿真实验结果表明,即使在障碍物非常复杂的地理环境,用本算法也能迅速规划出一条优化路径,且能安全避碰,效果十分令人满意. 展开更多
关键词 机器人 路径规划 未知环境 蚂蚁算法
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全局未知环境下多机器人运动蚂蚁导航算法 被引量:33
4
作者 朱庆保 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第9期1890-1898,共9页
研究了全局未知静态复杂环境下多机器人运动的导航问题,提出了一种新颖的蚂蚁导航算法.该方法将全局目标点映射到机器人视野域边界附近作为局部导航子目标,再由两组蚂蚁相互协作完成机器人视野域内局部最优路径的搜索,在此基础上进行与... 研究了全局未知静态复杂环境下多机器人运动的导航问题,提出了一种新颖的蚂蚁导航算法.该方法将全局目标点映射到机器人视野域边界附近作为局部导航子目标,再由两组蚂蚁相互协作完成机器人视野域内局部最优路径的搜索,在此基础上进行与其他机器人的碰撞预测与避碰规划.机器人每前进一步都重复上述过程.因此,机器人前进路径不断地动态修改,从而在每条局部优化路径引导下,使机器人沿一条全局优化的路径到达目标点.仿真实验结果表明,即使在障碍物非常复杂的地理环境下,算法也能沿一条全局优化路径导航,且能安全避碰,效果十分令人满意. 展开更多
关键词 多机器人 导航 路径规划 未知环境 蚂蚁算法
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未知环境中移动机器人SLAM问题的研究进展 被引量:25
5
作者 贺伟 梁昔明 《微计算机信息》 北大核心 2005年第3期179-180,共2页
移动机器人的定位与地图创建是机器人研究中一个基础且重要的问题。本文对该领域的最新进展进行了综述,特别侧重于未知环境中机器人并发定位与地图创建(SLAM)问题;比较详细地分析了地图表示方法、定位和环境特征的提取、不确定信息的表... 移动机器人的定位与地图创建是机器人研究中一个基础且重要的问题。本文对该领域的最新进展进行了综述,特别侧重于未知环境中机器人并发定位与地图创建(SLAM)问题;比较详细地分析了地图表示方法、定位和环境特征的提取、不确定信息的表示和处理等关键技术;同时对几种典型的SLAM方法进行了介绍;阐述了移动机器人SLAM问题研究中所面临的主要问题,并探讨了将来的发展方向。 展开更多
关键词 移动机器人 未知环境 SLAM问题 不确定信息
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未知环境下无人机集群协同区域搜索算法 被引量:27
6
作者 侯岳奇 梁晓龙 +1 位作者 何吕龙 刘流 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期347-356,共10页
针对无人机集群在无先验信息的未知环境中协同搜索的问题,提出了一种以覆盖率为实时搜索奖励的无人机集群协同区域搜索算法。首先建立覆盖分布地图(CDM)来描述任务环境,并采用Hadamard积实现CDM的快速更新,继而基于CDM计算覆盖率来定量... 针对无人机集群在无先验信息的未知环境中协同搜索的问题,提出了一种以覆盖率为实时搜索奖励的无人机集群协同区域搜索算法。首先建立覆盖分布地图(CDM)来描述任务环境,并采用Hadamard积实现CDM的快速更新,继而基于CDM计算覆盖率来定量描述实时搜索效果。将无人机集群视为一个控制系统,基于分布式模型预测控制理论建立系统的预测模型,并将预测周期内最大覆盖率增量设为奖励函数,采用差分进化算法进行求解,得到最优解作为系统的最优输入。仿真结果表明,所提算法能够对区域进行覆盖搜索,在出现突发情况时,覆盖率远高于平行搜索方法。 展开更多
关键词 未知环境 无人机集群 协同搜索 HADAMARD积 覆盖率 分布式模型预测控制
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基于强化学习的多Agent路径规划方法研究 被引量:25
7
作者 王毅然 经小川 +2 位作者 田涛 孙运乾 从帅军 《计算机应用与软件》 北大核心 2019年第8期165-171,共7页
以复杂任务下多个智能体路径规划问题为研究对象,提出一种基于强化学习的多Agent路径规划方法。该方法采用无模型的在线Q学习算法,多个Agent不断重复“探索学习利用”过程,积累历史经验评估动作策略并优化决策,完成未知环境下的多Agent... 以复杂任务下多个智能体路径规划问题为研究对象,提出一种基于强化学习的多Agent路径规划方法。该方法采用无模型的在线Q学习算法,多个Agent不断重复“探索学习利用”过程,积累历史经验评估动作策略并优化决策,完成未知环境下的多Agent的路径规划任务。仿真结果表明,与基于强化学习的单Agent路径规划方法相比,该方法在多Agent避免了相碰并成功躲避障碍物的前提下,减少了17.4%的总探索步数,形成了到达目标点的最短路径。 展开更多
关键词 多智能体 强化学习 路径规划 Q学习算法 未知环境
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在未知环境下面向位控机器人的力/位混合控制 被引量:22
8
作者 李二超 李炜 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期657-660,共4页
提出了一种面向位控机器人的力/位混合控制策略.通过力反馈信息对未知环境约束进行估计获得位控和力控方向,根据位控和力控方向对机器人终端的运动轨迹进行规划,并采用阻抗控制规律以使机器人获得较好的柔顺性.在该算法中应用一个参考... 提出了一种面向位控机器人的力/位混合控制策略.通过力反馈信息对未知环境约束进行估计获得位控和力控方向,根据位控和力控方向对机器人终端的运动轨迹进行规划,并采用阻抗控制规律以使机器人获得较好的柔顺性.在该算法中应用一个参考比例因子调节参考轨迹,根据反馈的接触力信息通过模糊推理确定参考比例因子的大小,从而使生成的参考轨迹适应未知环境刚度的变化.仿真试验表明,该策略具有较高的力控制精度和表面跟踪能力,增强了对接触环境参数变化的鲁棒性. 展开更多
关键词 未知环境 力/位混合控制 阻抗控制 模糊控制
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未知环境下移动机器人单目视觉导航算法 被引量:17
9
作者 战强 吴佳 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期613-617,共5页
提出了一种未知环境下移动机器人单目视觉导航算法,算法包括障碍物检测、单目视觉测距和局部路径规划3部分.为减小光照等环境因素对基于特征的障碍物检测的影响,对彩色图像在HSI颜色空间中用基于像素的直方图比较进行分割,获取障碍物轮... 提出了一种未知环境下移动机器人单目视觉导航算法,算法包括障碍物检测、单目视觉测距和局部路径规划3部分.为减小光照等环境因素对基于特征的障碍物检测的影响,对彩色图像在HSI颜色空间中用基于像素的直方图比较进行分割,获取障碍物轮廓序列的图像坐标点集.在单目视觉测距中,通过几何关系推导法建立图像坐标系和机器人坐标系间的变换关系,进而实现由障碍物图像位置计算其与机器人间的实际距离.局部路径规划对摄像机梯形视场区域转换后的矩形区域建立模型划分栅格,由障碍物轮廓序列图像坐标和单目视觉测距计算构建障碍物栅格图,并用提出的栅格搜索算法搜索障碍物栅格图,得到机器人安全行驶路径.实际环境中进行的实验结果表明,算法能有效减小反光、阴影等的影响,在未知环境中正确规划出机器人局部可行路径实现导航. 展开更多
关键词 障碍物检测 单目视觉 测距 路径规划 未知环境
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基于信息素决策的无人机集群协同搜索算法 被引量:20
10
作者 吴傲 杨任农 +1 位作者 梁晓龙 侯岳奇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期814-827,共14页
针对无人机(UAV)集群在未知环境中无先验信息条件下的搜索问题,提出了一种以信息素为决策机制的无人机集群协同搜索算法。首先,考虑无人机通信约束,建立了有外部节点的星型网络通信和无外部节点的自组织网络通信2种形式的搜索模型。其次... 针对无人机(UAV)集群在未知环境中无先验信息条件下的搜索问题,提出了一种以信息素为决策机制的无人机集群协同搜索算法。首先,考虑无人机通信约束,建立了有外部节点的星型网络通信和无外部节点的自组织网络通信2种形式的搜索模型。其次,通过环境地图向信息素地图映射的方法建立任务环境模型。将任务过程分为3个阶段,在搜索阶段,无人机通过不断地移动实现本机信息素地图的更新;在通信阶段,通过通信网络实现多机信息素地图的融合;在决策阶段,根据局部信息和全局信息做出决策,并将栅格信息素浓度作为决策函数来引导无人机的位置更新。基于信息素地图覆盖率来定量描述搜索效果。最后,仿真结果表明,所提算法能够对区域进行覆盖搜索,表现为搜索效率高、抗毁性强、受集群的初始位置影响小。 展开更多
关键词 信息素 未知环境 无人机(UAV)集群 协同搜索 搜索覆盖率
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未知环境下移动机器人安全路径规划的一种神经网络方法 被引量:11
11
作者 樊长虹 陈卫东 席裕庚 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期816-823,共8页
针对未知环境下移动机器人的安全路径规划,采用了一种局部连接 Hopfield 神经网络 fHopfield Neural Networks,HNN)规划器;分析了 HNN 稳定性,并给出了存在可行路径的条件.如果存在可行路径,该方法不存在非期望的局部吸引点,并... 针对未知环境下移动机器人的安全路径规划,采用了一种局部连接 Hopfield 神经网络 fHopfield Neural Networks,HNN)规划器;分析了 HNN 稳定性,并给出了存在可行路径的条件.如果存在可行路径,该方法不存在非期望的局部吸引点,并在连接权设计中兼顾“过近”和“过远”来形成安全路径.为在单处理器上有效地在线路径规划,采用多顺序的Gauss-Seidel 迭代方法来加速 HNN 势场的传播.结果表明该方法具有较高的实时性和环境适应性. 展开更多
关键词 移动机器人 未知环境 安全路径规划 HOPFIELD神经网络
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未知环境下移动机器人路径规划方法 被引量:10
12
作者 石鸿雁 孙茂相 孙昌志 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2005年第1期63-69,共7页
路径规划是研究自主移动机器人技术中的一个重要领域,一般地可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两种类型.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总结,指出了各种方法的优点... 路径规划是研究自主移动机器人技术中的一个重要领域,一般地可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两种类型.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总结,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的发展趋势进行了分析. 展开更多
关键词 移动机器人 未知环境 全局路径规划 局部路径规划 增强学习
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景深约束下的深度强化学习机器人路径规划 被引量:18
13
作者 王珂 卜祥津 +1 位作者 李瑞峰 赵立军 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期77-82,共6页
为了提高未知环境下移动机器人的探索能力,基于深度强化学习训练提出一种基于最小深度信息有选择的训练模式,通过运动学方程约束,优化了状态空间的搜索与采集,提高了训练速率.在仿真未知环境中通过将RGB-D传感器的深度图像作为机器人的... 为了提高未知环境下移动机器人的探索能力,基于深度强化学习训练提出一种基于最小深度信息有选择的训练模式,通过运动学方程约束,优化了状态空间的搜索与采集,提高了训练速率.在仿真未知环境中通过将RGB-D传感器的深度图像作为机器人的状态输入,学习模型将直接输出机器人的速度与角度并进行运动决策,验证了机器人路径规划控制策略.研究结果表明:在相同的训练时间下,所提出的训练模式对未知环境有更好的探索能力. 展开更多
关键词 路径规划 深度强化学习 最小深度信息 探索能力 未知环境
原文传递
基于多层双向A~*的未知环境路径规划算法研究 被引量:14
14
作者 杜婉茹 王潇茵 +2 位作者 贾福凯 郑重 李慧妍 《计算机应用与软件》 北大核心 2019年第12期261-267,共7页
面向未知战场环境的路径规划问题,提出一种多层双向A^*算法。该算法引入分层策略,使智能体在行进过程中实时响应突发障碍,进行有效避障路径重规划。采用同步双向搜索,并改进启发式代价函数,使得路径搜索算法快速收敛,提高算法在大规模... 面向未知战场环境的路径规划问题,提出一种多层双向A^*算法。该算法引入分层策略,使智能体在行进过程中实时响应突发障碍,进行有效避障路径重规划。采用同步双向搜索,并改进启发式代价函数,使得路径搜索算法快速收敛,提高算法在大规模环境中的路径规划效率。为保证智能体在拐角的行进安全,使用Her mite差值对路径进行平滑处理。实验表明,该算法与现有改进算法相比,处理冗余节点数减少12.9%,总用时缩短17.4%,在复杂未知环境中路径规划准确度和效率均有较大提高。 展开更多
关键词 未知环境 路径规划 智能体 多层双向 A^*算法
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未知环境下移动机器人静态与动态实时避障方法研究 被引量:13
15
作者 江超 邢科新 +2 位作者 林叶贵 张兴盛 张贵军 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2019年第10期1012-1020,共9页
本文研究了场景地图未知的情况下,移动机器人运行至目标点过程中遇到的障碍物问题。针对移动机器人移动过程中遇到的静态障碍物的情况,本文提出一种自适应阈值的前沿目标点选取方法,得到局部目标点,从而有效地避开障碍物。针对移动机器... 本文研究了场景地图未知的情况下,移动机器人运行至目标点过程中遇到的障碍物问题。针对移动机器人移动过程中遇到的静态障碍物的情况,本文提出一种自适应阈值的前沿目标点选取方法,得到局部目标点,从而有效地避开障碍物。针对移动机器人运动过程中遇到的动态障碍物的情况,首先,通过K-mean聚类方法对激光雷达采集的障碍物信息进行聚类;其次,根据聚类得到的障碍物位置信息,采用最小二乘法拟合障碍物的运动学模型,并确定障碍物的运动速度与方向;再次,根据机器人的运动学模型与障碍物的运动学模型预测机器人与障碍物的碰撞情况;然后,考虑威胁距离和机器人自身尺寸对避障效果的影响,提出了一种改进的相对坐标系下的移动机器人避障策略。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 未知环境 移动机器人 避障 自适应阈值 相对坐标系
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一种未知环境下的移动机器人路径规划方法 被引量:12
16
作者 彭湘 向凤红 毛剑琳 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2021年第5期961-966,共6页
针对同时存在全局与局部环境的移动机器人路径规划问题,提出了一种分层路径规划方法.采用改进势场-蚁群融合算法进行规划.首先,在全局环境下采用改进蚁群算法进行路径规划,为了解决蚂蚁在搜索过程易陷入“死锁”的缺陷,提出屏蔽U型陷阱... 针对同时存在全局与局部环境的移动机器人路径规划问题,提出了一种分层路径规划方法.采用改进势场-蚁群融合算法进行规划.首先,在全局环境下采用改进蚁群算法进行路径规划,为了解决蚂蚁在搜索过程易陷入“死锁”的缺陷,提出屏蔽U型陷阱措施;在启发函数中加入目标点信息,使得目标点在整个规划过程对蚁群有引导作用,能够避免蚁群陷入局部最优,同时提高了算法的收敛速度;引进最大最小蚂蚁系统思想限定信息素范围,防止因信息素变化过大造成收敛速度慢或因过快而出现局部最优解.其次,在遭遇运动障碍物时,调用人工势场算法进行局部避障.最后,使用中点替代策略对输出的最优路径进行拐角优化,有效地平滑了路径尖峰,减少了拐角个数.为了体现所提方法的优势,实验在多U型环境下进行,仿真结果验证了算法的有效性和可行性. 展开更多
关键词 未知环境 融合算法 路径规划 平滑 U型环境
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未知环境下基于有先验知识的滚动Q学习机器人路径规划 被引量:11
17
作者 胡俊 朱庆保 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2010年第9期1364-1368,共5页
提出一种未知环境下基于有先验知识的滚动Q学习机器人路径规划算法.该算法在对Q值初始化时加入对环境的先验知识作为搜索启发信息,以避免学习初期的盲目性,可以提高收敛速度.同时,以滚动学习的方法解决大规模环境下机器人视野域范围有... 提出一种未知环境下基于有先验知识的滚动Q学习机器人路径规划算法.该算法在对Q值初始化时加入对环境的先验知识作为搜索启发信息,以避免学习初期的盲目性,可以提高收敛速度.同时,以滚动学习的方法解决大规模环境下机器人视野域范围有限以及因Q学习的状态空间增大而产生的维数灾难等问题.仿真实验结果表明,应用该算法,机器人可在复杂的未知环境中快速地规划出一条从起点到终点的优化避障路径,效果令人满意. 展开更多
关键词 滚动路径规划 移动机器人 先验知识 Q学习 未知环境
原文传递
基于模糊控制器的未知环境下移动机器人导航 被引量:12
18
作者 刘宏林 罗杨宇 李成荣 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2011年第1期201-205,共5页
研究机器人导航控制优化难题时,为实现未知环境中移动机器人自主导航并解决反应式导航策略中存在的局部陷阱问题,提出一种局部路径规划与目标切换相结合的导航方法。首先分析了移动机器人动力学模型,应用模糊推理构建反应式模糊控制器... 研究机器人导航控制优化难题时,为实现未知环境中移动机器人自主导航并解决反应式导航策略中存在的局部陷阱问题,提出一种局部路径规划与目标切换相结合的导航方法。首先分析了移动机器人动力学模型,应用模糊推理构建反应式模糊控制器实现局部路径规划,并提出一种改进的目标切换方式,以机器人与目标相对方向的变化作为陷阱区域判断条件,当检测到陷阱情况时,引入合理的虚拟子目标,面向运动,直到脱离陷阱状态并恢复实际目标。方法可有效驱动机器人在复杂未知环境下以合理的路径脱离陷阱区域到达目标。仿真结果验证了方法的可行性和有效性,为应用于实际系统提供了可靠依据。 展开更多
关键词 移动机器人 未知环境 模糊控制 目标切换 虚目标
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在未知环境下基于模糊预测的力/位混合控制方法 被引量:10
19
作者 王磊 柳洪义 王菲 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1181-1184,共4页
针对机器人在形状未知的接触环境表面上进行柔顺力控制的问题,在传统的力/位混合控制模型中采用一种模糊预测算法.此算法利用机械手末端与环境已产生的接触轨迹和运动方向,通过三种预测因子(满意度因子,曲率适应因子,参考比例因子),预... 针对机器人在形状未知的接触环境表面上进行柔顺力控制的问题,在传统的力/位混合控制模型中采用一种模糊预测算法.此算法利用机械手末端与环境已产生的接触轨迹和运动方向,通过三种预测因子(满意度因子,曲率适应因子,参考比例因子),预测并调整未来采样时刻的力/位混合控制模型中的期望轨迹.每次预测时首先对以前的预测进行评估,同时考虑环境曲率和刚度变化的特点.此预测算法还可以应用于阻抗控制模型中.仿真证明,这种方法可以在不同的控制模型中取得较好的力控制效果,对未知环境的变化具有较强的适应能力. 展开更多
关键词 机器人 阻抗控制 力/位混合控制 模糊预测 未知环境 预测因子
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面向未知环境及动态障碍的人工势场路径规划算法 被引量:12
20
作者 杜婉茹 王潇茵 +1 位作者 田涛 张越 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2021年第2期250-256,共7页
实际战场环境错综复杂,很多隐蔽、动态的障碍无法通过高空手段预先探测得知,因而对智能体执行任务的安全性产生威胁。针对未知且障碍形态多样的战场环境,以躲避动、静障碍,追踪目标为研究对象,提出一种面向未知环境及动态障碍的改进人... 实际战场环境错综复杂,很多隐蔽、动态的障碍无法通过高空手段预先探测得知,因而对智能体执行任务的安全性产生威胁。针对未知且障碍形态多样的战场环境,以躲避动、静障碍,追踪目标为研究对象,提出一种面向未知环境及动态障碍的改进人工势场(Artificial Potential Field,APF)路径规划算法。在该算法中,智能体构建了以目标点为中心的引力势场,以及以障碍物为中心的斥力势场,在智能体行进路途中感知局部障碍及目标点的运动信息,并且将信息加入势场函数的计算中达到动态避障与追踪的效果;另一方面,引入距离因子及动态临时目标点来消除APF算法常见的无解问题——极小解情况及路径抖动现象。通过建立不同数量的随机障碍场景,进行多次仿真对比实验,结果表明:所提算法能够在未知环境中灵活躲避动态障碍并进行目标点的追踪,可以有效消除死解及路径抖动问题。将所提算法与传统APF算法及添加了动态避障机制的文献[19]所述算法进行对比实验,结果表明所提算法能成功化解两种对比算法路径规划失败的情况,顺利完成路径规划任务,且成功率在95%以上。 展开更多
关键词 未知环境 动态障碍 动态APF算法 路径规划 动态避障 目标追踪
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