移动机器人路径规划强化学习的初始化 被引量：25

1

作者 宋勇 李贻斌 李彩虹 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1623-1628,共6页

针对现有机器人路径规划强化学习算法收敛速度慢的问题,提出了一种基于人工势能场的移动机器人强化学习初始化方法.将机器人工作环境虚拟化为一个人工势能场,利用先验知识确定场中每点的势能值,它代表最优策略可获得的最大累积回报.例... 针对现有机器人路径规划强化学习算法收敛速度慢的问题,提出了一种基于人工势能场的移动机器人强化学习初始化方法.将机器人工作环境虚拟化为一个人工势能场,利用先验知识确定场中每点的势能值,它代表最优策略可获得的最大累积回报.例如障碍物区域势能值为零,目标点的势能值为全局最大.然后定义Q初始值为当前点的立即回报加上后继点的最大折算累积回报.改进算法通过Q值初始化,使得学习过程收敛速度更快,收敛过程更稳定.最后利用机器人在栅格地图中的路径对所提出的改进算法进行验证,结果表明该方法提高了初始阶段的学习效率,改善了算法性能. 展开更多

关键词 移动机器人 强化学习 人工势能场 路径规划 Q值初始化

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基于人工势能场的跟驰模型 被引量：15

2

作者 陶鹏飞 金盛 王殿海 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期854-858,共5页

为提升跟驰模型的模拟精度,更加有效地刻画跟驰行为特性,从车辆的实际运行规律出发,将行驶过程中的各种行为归纳为效率与安全2种因素的相互作用.借鉴人工势能场的基本思想,将这2种因素抽象为驾驶员受到的驱动力和阻碍力,进而建立相应的... 为提升跟驰模型的模拟精度,更加有效地刻画跟驰行为特性,从车辆的实际运行规律出发,将行驶过程中的各种行为归纳为效率与安全2种因素的相互作用.借鉴人工势能场的基本思想,将这2种因素抽象为驾驶员受到的驱动力和阻碍力,进而建立相应的跟驰模型.根据普遍的驾驶行为特性,将车辆运行状态分为减速停车、起动加速和常态行驶3类,并据此对实测数据予以划分.利用分类后的实测数据,针对3类行驶状态分别对模型参数加以标定,并将标定后的模型与经典的GM模型进行比较.结果表明,相对于GM模型,模拟精度平均提升10%以上. 展开更多

关键词 跟驰模型 驾驶行为模型 人工势能场

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避免人工势场中一类局部极小值的规划方法 被引量：8

3

作者 王佳 吴晓蓓 徐志良 《计算机仿真》 CSCD 2007年第11期151-154,共4页

采用人工势能场的方法对机器人路径规划在较多情况下存在局部极小值的缺点,文章针对二维空间中由障碍物环绕而形成的局部极小值提出了一种新的改进算法。其主要思想是:在尽量不改变原环境的条件下,在Agent的已测范围内对可能产生局部极... 采用人工势能场的方法对机器人路径规划在较多情况下存在局部极小值的缺点,文章针对二维空间中由障碍物环绕而形成的局部极小值提出了一种新的改进算法。其主要思想是:在尽量不改变原环境的条件下,在Agent的已测范围内对可能产生局部极小值区域的障碍物外部几何形状进行有效地凸化改进,使Agent避免或者提前进入局部极小值,从而减少Agent所走的路径,提高控制效率。同时这种改进方法并不影响原控制方法的稳定性。最后给出了整个控制算法流程,仿真结果清晰地说明了这种改进方法的有效性。 展开更多

关键词 人工势能场 局部极小值 凸化

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多智能体领航跟随一致性和轨迹跟踪问题研究 被引量：8

4

作者 林敏 夏元清 吴爽 《无人系统技术》 2018年第3期21-28,共8页

针对具有领航者和跟随者的多智能体时变编队问题,在考虑具体模型的基础上分别对领航者和跟随者的控制算法展开研究。首先对跟随者提出参考位姿时变情况下的一致性算法,给出了稳定性证明;然后针对具有非完整性约束的轮式机器人模型设计... 针对具有领航者和跟随者的多智能体时变编队问题,在考虑具体模型的基础上分别对领航者和跟随者的控制算法展开研究。首先对跟随者提出参考位姿时变情况下的一致性算法,给出了稳定性证明;然后针对具有非完整性约束的轮式机器人模型设计领航者的轨迹跟踪算法,使领航车辆以期望的速度、角速度行驶在规定的轨迹上;同时考虑了环境障碍物和编队车辆之间的碰撞问题,设计了人工势能场避障算法。最后综合以上算法,以"行星-卫星"式时变编队为例,成功地让领航者走固定轨迹、跟随者始终保持在领航者坐标系下某一轨迹上,并且通过仿真验证了该时变编队算法可行性,所提算法为后续更复杂的时变编队研究提供了思路。 展开更多

关键词 多智能体 一致性算法 轨迹跟踪 人工势能场 非完整性约束

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基于人工势能场的破冰船护航下船舶航行风险场建模 被引量：1

5

作者 张笛 韩吉如 +3 位作者 吴达 曹伟 张明阳 毛文刚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期119-128,共10页

针对破冰船护航下船舶碰撞与冰困事故风险评估问题,本文根据破冰船与跟驰船之间、跟驰船与海冰之间的相互关系,并基于人工势能场理论提出破冰船护航下船舶航行风险场的概念和模型,其中包括破冰船风险场和海冰风险场。破冰船风险场量化... 针对破冰船护航下船舶碰撞与冰困事故风险评估问题,本文根据破冰船与跟驰船之间、跟驰船与海冰之间的相互关系,并基于人工势能场理论提出破冰船护航下船舶航行风险场的概念和模型,其中包括破冰船风险场和海冰风险场。破冰船风险场量化破冰船与跟驰船之间的碰撞风险水平,海冰风险场量化跟驰船与海冰之间的冰困风险水平。根据该模型提出破冰船与跟驰船之间安全跟驰距离的计算方法。最后基于Tian You轮2018年北极编队航行数据,应用破冰船护航下船舶航行风险场模型开展仿真实验,仿真结果验证了航行风险场模型的有效性,证明了本文建模方法能够为破冰船护航下船舶安全跟驰研究提供理论方法支撑。 展开更多

关键词 水路运输 人工势能场 极地航行 破冰船护航 船舶碰撞 船舶冰困 航行风险 跟驰距离

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基于改进人工势场-PSO算法的农业机器人全区域覆盖研究

6

作者 李务太 宫金良 张彦斐 《山东理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第5期47-53,共7页

为解决智慧无人农业中农业机器人对复杂农田的全区域覆盖作业问题,对农业机器人全区域作业覆盖进行研究,提出了一种基于人工势场改进的粒子群路径优化算法,并将其与回溯法相结合实现对农田的全区域路径覆盖。改进算法将人工势场中的势... 为解决智慧无人农业中农业机器人对复杂农田的全区域覆盖作业问题,对农业机器人全区域作业覆盖进行研究,提出了一种基于人工势场改进的粒子群路径优化算法,并将其与回溯法相结合实现对农田的全区域路径覆盖。改进算法将人工势场中的势能场构建以及合力值动态调节方法引入粒子群算法,设置合力值调节因子来更新粒子群的速度更新函数,同时根据每个粒子的搜寻情况实时更新引力源参数值。与传统粒子群算法相比,改进粒子群算法寻找的最短路径减少10.6%,算法收敛速率提升12.8%;与传统算法与回溯法结合相比,改进粒子群算法与回溯法的结合使得全区域覆盖路径重复率减少了12.7%。 展开更多

关键词 人工势能场 合力值调节因子 粒子群算法 引力源 回溯法

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基于八叉树势场的鼻内镜虚拟导航路径规划

7

作者 李文静 骆岩林 +1 位作者 王玉辉 朱丽 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2054-2063,共10页

虚拟导航可从多角度直观展示人体组织内部结构,其中导航路径规划算法是影响导航效果的关键,传统中心路径提取算法能保证导航过程视野开阔,但在复杂鼻-颅底体模型上时间效率不够高。为此提出基于八叉树势场的快速导航路径规划算法。通过... 虚拟导航可从多角度直观展示人体组织内部结构,其中导航路径规划算法是影响导航效果的关键,传统中心路径提取算法能保证导航过程视野开阔,但在复杂鼻-颅底体模型上时间效率不够高。为此提出基于八叉树势场的快速导航路径规划算法。通过八叉树对障碍物外部空间进行建模,计算所有八叉树节点所在位置的势,构建八叉树势场;根据八叉树中正方体的邻接关系,以势场路径积分为边的权重,构建八叉树邻接图;基于A^(*)算法得到邻接图中总权重较小的导航路径。在真实患者影像数据上测试算法性能和效果,实验结果表明,本文算法的时间效率高于传统算法和基于八叉树加速的距离变换法。基于规划的导航路径,通过体绘制实现虚拟导航过程的动态可视化,可为用户提供良好的鼻-颅底观察效果,为鼻-颅底外科手术术前规划提供帮助。 展开更多

关键词 导航路径规划 八叉树 人工势能场 A^(*)算法 体绘制

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复杂环境下多飞行器的优化人工势能场运动规划算法

8

作者 刘婳婳 王东辉 +2 位作者 钱佳程 孟瑶 宣建强 《中国新技术新产品》 2023年第7期1-4,共4页

人工势能场运动规划一直是飞行器领域的热点问题,该算法的许多相关研究主要局限于二维简单环境下单机的运动规划,需要对复杂环境下的多机运动进行研究。该文提出了一种基于附加势能场、动态步长和动态排斥势能场的优化人工势能场多飞行... 人工势能场运动规划一直是飞行器领域的热点问题,该算法的许多相关研究主要局限于二维简单环境下单机的运动规划,需要对复杂环境下的多机运动进行研究。该文提出了一种基于附加势能场、动态步长和动态排斥势能场的优化人工势能场多飞行器运动规划算法。首先,引入相对速度、相对距离和飞行转角等因子。其次,设置障碍物的有效边界约束,以降低势能场的复杂性。最后,将其扩展到三维复杂环境中,使飞行器在快速响应来自密集障碍物、相邻飞行器以及目标的刺激的同时,保持平稳路径直至完成任务。 展开更多

关键词 运动规划 人工势能场 飞行器

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篮球比赛视频中持球队员行为预测 被引量：4

9

作者 王千 夏利民 谭论正 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2012年第4期560-567,共8页

体育视频分析是近年来计算机视觉领域备受关注并且十分具有挑战性的研究方向。提出一种新颖的篮球比赛中持球队员行为预测方法。针对篮球比赛视频中背景复杂,球员移动速度快,头部图像分辨率低的特点,提出运用协方差描述子对持球队员的... 体育视频分析是近年来计算机视觉领域备受关注并且十分具有挑战性的研究方向。提出一种新颖的篮球比赛中持球队员行为预测方法。针对篮球比赛视频中背景复杂,球员移动速度快,头部图像分辨率低的特点,提出运用协方差描述子对持球队员的多种有效头部视觉特征融合,构成黎曼流形,再将其映射到切空间中,用训练好的多类LogitBoost进行持球队员的头部姿态识别,从而确定持球队员的视野范围。根据持球队员视野范围内双方球员分布,提出基于人工势能场的球员信息量,对持球队员投篮、传球、运球3种行为进行预测。最后对实况篮球赛进行测试,验证了这种方法的有效性。 展开更多

关键词 协方差描述子 切空间 多类LogitBoost 人工势能场

原文传递

基于势能场的针刺软组织轨迹规划 被引量：3

10

作者 姜杉 刘晓艳 +1 位作者 白松 杨志永 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期790-794,共5页

器官软组织是包含神经和血管在内的弹性组织,近距离粒子植入治疗手术是器官肿瘤治疗行之有效的放射性、非创伤性方法。针对针刺软组织的轨迹规划问题,本文采用基于人工势能场的方法,对三维动态软组织轨迹规划进行研究。通过定义势能场函... 器官软组织是包含神经和血管在内的弹性组织,近距离粒子植入治疗手术是器官肿瘤治疗行之有效的放射性、非创伤性方法。针对针刺软组织的轨迹规划问题,本文采用基于人工势能场的方法,对三维动态软组织轨迹规划进行研究。通过定义势能场函数,建立了三维综合势能场。研究了三维静态条件下的轨迹规划路径,建立了软组织的三维动态有限元模型。根据离散时间上的轨迹点,和沿针刺点最小势能方向,得到了动态条件下的轨迹规划路径。模拟试验仿真表明上述方法达到了缩短轨迹路径,减小针刺误差的目的。 展开更多

关键词 近距离粒子植入治疗 人工势能场 软组织 轨迹规划

原文传递

基于离散势能场的行人仿真模型研究 被引量：3

11

作者 沙云飞 史其信 《公路工程》 2009年第2期153-156,共4页

提出了基于离散势能场及精细网格划分的行人仿真模型,区别于连续势能场,提出在最小元胞尺寸为10 cm×10 cm的网格划分,利用离散势能场描述目的地、障碍物以及其他行人对行人运动的影响。给出了单人决策和行人仿真的流程。该模型能... 提出了基于离散势能场及精细网格划分的行人仿真模型,区别于连续势能场,提出在最小元胞尺寸为10 cm×10 cm的网格划分,利用离散势能场描述目的地、障碍物以及其他行人对行人运动的影响。给出了单人决策和行人仿真的流程。该模型能够将基于全场景的宏观层面上的路径规划决策和基于邻域的微观层面上的单步决策有机地结合在一起。采用离散势能场机制描述各种因素对行人行为的影响,可以灵活地增加考虑的因素,论文给出了在单项通道内的行人仿真算例,并与观测结果进行了对比。 展开更多

关键词 人工势能场 精细网格 行人仿真

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机械臂目标区域跟踪防撞控制 被引量：2

12

作者 杨沁林 张劲 《四川大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期71-80,共10页

针对医疗护理机械臂在轨迹跟踪过程中的人机交互与防碰撞问题,本文提出了一种基于目标区域跟踪以及碰撞预测的机械臂控制方法.本文根据Lyapunov函数,结合人工势能场,设计保证系统稳定性的控制器,实现在目标区域内人机交互的柔顺性;采用... 针对医疗护理机械臂在轨迹跟踪过程中的人机交互与防碰撞问题,本文提出了一种基于目标区域跟踪以及碰撞预测的机械臂控制方法.本文根据Lyapunov函数,结合人工势能场,设计保证系统稳定性的控制器,实现在目标区域内人机交互的柔顺性;采用会遇距离与会遇时间构造防撞预测模型,建立障碍物作用半径与防撞安全指数的关联模型,实现障碍物作用半径实时可变.实验结果验证了本文所提方法对目标区域跟踪的有效性,人机交互的柔顺性,以及障碍物规避过程的高效,平滑. 展开更多

关键词 人工势能场 目标区域跟踪 机械臂 防撞预测 障碍物规避

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基于consensus的人工势能场在足球机器人避障中的应用 被引量：2

13

作者 吕冬梅 颜秉勇 刘喜梅 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2007年第7期714-718,共5页

在分析足球机器人路径规划方法--人工势场法不足的基础上,将基于consensus的人工势能场的新方法应用到机器人避障中.为了避免传统人工势场中导航函数方式的缺点,引入一与运动方向垂直的回转仪的力来代替排斥力.为了避免由障碍物引起的... 在分析足球机器人路径规划方法--人工势场法不足的基础上,将基于consensus的人工势能场的新方法应用到机器人避障中.为了避免传统人工势场中导航函数方式的缺点,引入一与运动方向垂直的回转仪的力来代替排斥力.为了避免由障碍物引起的运动奇异性,引入一制动力,使足球机器人减速以便有足够的时间转弯,可以进行很好的避障.利用consensus算法来获得优化的势能场函数,解决足球机器人导航和避障问题,并能达到时间最优和轨迹最优的目的.仿真结果表明该方法能够快速准确地进行避障,且路径比较平滑. 展开更多

关键词 CONSENSUS 足球机器人 人工势能场 回转仪 避障

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基于代价地图的活检路径规划研究

14

作者 杨志永 房培娜 +1 位作者 刘琬钰 姜杉 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期151-157,共7页

穿刺活检手术作为多种疾病早期诊断最常用的技术之一,需要将一根细长的穿刺针刺入组织以获取组织标本,因此,穿刺路径的安全性和精确性对活检手术准确率和术后恢复至关重要.针对机器人辅助下的穿刺活检手术,本文提出了一种基于代价地图... 穿刺活检手术作为多种疾病早期诊断最常用的技术之一,需要将一根细长的穿刺针刺入组织以获取组织标本,因此,穿刺路径的安全性和精确性对活检手术准确率和术后恢复至关重要.针对机器人辅助下的穿刺活检手术,本文提出了一种基于代价地图的穿刺路径规划方法.首先,将包含三维规划空间大小、空间中障碍物位置、形状等信息的原始地图作为输入,根据人工势能场理论构建代价地图,以定量评估障碍物以外空间的风险程度.其次,考虑带有斜尖的穿刺针插入组织中产生的实际偏转,采用非完整运动学模型作为穿刺针的偏转预测模型.在模拟解剖结构特征的障碍物环境下,使用代价地图计算可行入刺区域中不碰撞穿刺路径的代价值,并采用模拟退火算法进行优化,获得安全可行的穿刺路径以指导机器人执行的自动穿刺过程.最后,在自制的仿生模型中设计模体实验,分别按照传统直线穿刺路径和本文规划方法得出的安全穿刺路径执行自动穿刺操作.实验表明,按照规划路径进行穿刺的实际穿刺路径与规划路径较为相符,靶点穿刺误差在1.5 mm以内,较传统直线路径穿刺精度提高80%以上,且较临床的靶点穿刺误差(5.5~5.6 mm)有明显降低.实验结果表明该运动规划方法能够为机器人辅助下的自动穿刺手术规划出安全合理的穿刺路径,有效提高自动穿刺手术的安全性和精确性. 展开更多

关键词 活检 路径规划 人工势能场 代价地图

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一种矢量人工势能场的多智能体编队避障算法 被引量：6

15

作者 代冀阳 殷林飞 +1 位作者 杨保建 王村松 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2015年第3期388-392,共5页

针对多智能体编队通过障碍物区域的避撞和避障问题,利用传感器的监控功能,采用改进的人工势能场法对避障算法进行优化,使多智能体编队能有效地通过障碍物区域,并在通过障碍物区域后再次形成多智能体编队。首先,从多智能体模型上进行改进... 针对多智能体编队通过障碍物区域的避撞和避障问题,利用传感器的监控功能,采用改进的人工势能场法对避障算法进行优化,使多智能体编队能有效地通过障碍物区域,并在通过障碍物区域后再次形成多智能体编队。首先,从多智能体模型上进行改进,建立一种具有可视化范围的速度为矢量的速度可变的智能体模型。然后,使用矢量的人工势能场法进行多智能体编队的避撞和避障。最后,针对多智能体编队避障过程中会存在"局部困扰"的情况,加入"回环力"使多智能体编队能够通过障碍物区域,并在通过障碍物区域后继续编队运行。同时,使用MATLAB软件在坐标系中进行多智能体编队的避障仿真,验证了改进人工势能场法的有效性和正确性,为多智能体编队避障问题提供了更加有效的方法。 展开更多

关键词 多智能体编队 矢量人工势能场法 避障问题 局部困扰 回环力

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改进的人工势能场在足球机器人避障中的应用 被引量：3

16

作者 于飞 吕冬梅 +1 位作者 杨宗尧 刘喜梅 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期508-509,共2页

本文通过分析传统人工势场法的不足,提出一种新的人工势场法。通过引入逃脱力,并且采用EAPF结合遗传算法来获得优化的势能场函数,解决足球机器人导航和避障问题,仿真结果表明能达到时间最优的目的。

关键词 改进的人工势能场 时间最优 逃脱力 避障

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