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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
1
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 局部极小 未知环境
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复杂环境下基于势场原理的路径规划方法 被引量:8
2
作者 高云峰 黄海 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期114-118,共5页
针对势场原理所固有的几个缺陷 :在相近障碍物间不能发现路径 ;在狭窄通道中摆动 ;在障碍物前振荡 ;存在陷阱区域 ;当目标附近有障碍物时无法达到目标点 ,提出了改进办法 .改进后的势场法适用于未知复杂环境下移动机器人的路径规划 ,并... 针对势场原理所固有的几个缺陷 :在相近障碍物间不能发现路径 ;在狭窄通道中摆动 ;在障碍物前振荡 ;存在陷阱区域 ;当目标附近有障碍物时无法达到目标点 ,提出了改进办法 .改进后的势场法适用于未知复杂环境下移动机器人的路径规划 ,并具备一定的学习能力 .仿真实验验证了该方法的有效性 . 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划
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基于改进势场法的足球机器人避障路径规划 被引量:24
3
作者 钟碧良 张祺 杨宜民 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期623-626,共4页
分析了势场法用于移动机器人路径规划中产生目标不可达问题的原因,提出了改进的斥力势场函数,将机器人与目标的相对距离考虑在内,以确保总的势场力在目标位置全局最小。改进的势场法应用于足球机器人避碰控制。仿真与应用结果表明,它能... 分析了势场法用于移动机器人路径规划中产生目标不可达问题的原因,提出了改进的斥力势场函数,将机器人与目标的相对距离考虑在内,以确保总的势场力在目标位置全局最小。改进的势场法应用于足球机器人避碰控制。仿真与应用结果表明,它能有效地解决在目标附近有障碍物时目标不可达问题。 展开更多
关键词 足球机器人 避障路径规划 防碰撞控制
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基于势场法的移动机器人避障路径规划 被引量:18
4
作者 吴镜开 黄远灿 王世兴 《微计算机信息》 北大核心 2007年第02Z期228-230,共3页
针对势场法所固有的几个缺陷,提出了一种基于势场法的移动机器人避障路径规划算法,并成功应用于未知复杂环境下移动机器人的路径规划中。仿真试验表明:提出的方法具有较强的路径规划能力,克服了传统势场法的缺点,具有较强的实用性。
关键词 移动机器人 避障 路径规划
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改进的势场栅格法在机器人路径规划中的应用 被引量:19
5
作者 雷艳敏 冯志彬 《长春大学学报》 2009年第2期38-42,共5页
将势场法和栅格法结合,设计了一种改进的势场栅格法。该方法通过对栅格属性的设置来弥补势场法的缺点,并应用于移动机器人的静态全局路径规划中。在Visual C++6.0中进行仿真,仿真结果表明该方法克服了单一的势场法和栅格法的缺点,利用... 将势场法和栅格法结合,设计了一种改进的势场栅格法。该方法通过对栅格属性的设置来弥补势场法的缺点,并应用于移动机器人的静态全局路径规划中。在Visual C++6.0中进行仿真,仿真结果表明该方法克服了单一的势场法和栅格法的缺点,利用该方法进行路径规划是可行的和有效的。 展开更多
关键词 栅格 路径规划
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基于改进人工势场法的机器人动态追踪与避障 被引量:15
6
作者 陈立彬 尤波 《自动化技术与应用》 2007年第4期8-10,共3页
针对移动机器人对动态目标的追踪和对拦截型障碍物的避障问题,将势场法进行改进,提出了辅助斥力环方法,改变了传统势场法中斥力的作用方式和机器人的避障策略,使其在动态环境下处理避障问题更加灵活有效,仿真研究验证了此方法的有效性。
关键词 动态追踪 路径规划
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用势场法改进的极限环导航方法在移动机器人中的应用 被引量:15
7
作者 程拥强 蒋平 +1 位作者 朱劲 郭凤龙 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期133-138,共6页
结合人工势场法 ,提出一种新的极限环方法 .它可以在诸如机器人足球赛等动态变化的环境中为自主移动机器人进行很好的实时路径规划 .将障碍物的运动速度和一些不易直接表达的策略 ① 等转化成势场 ,然后把势场抽象成虚拟的障碍物 ,通过... 结合人工势场法 ,提出一种新的极限环方法 .它可以在诸如机器人足球赛等动态变化的环境中为自主移动机器人进行很好的实时路径规划 .将障碍物的运动速度和一些不易直接表达的策略 ① 等转化成势场 ,然后把势场抽象成虚拟的障碍物 ,通过改变非线性方程的极限环半径 ,获得动态运动路径规划 .这种方法能让机器人对高速运动的障碍物有很平滑的避障能力 ,并且能综合复杂的路径规划要求达到目标 .仿真和试验都表明了这种方法在机器人足球赛中的应用价值 . 展开更多
关键词 路径规划 极限环 移动机器人
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凸多面体之间的伪最小平移距离——Ⅱ.机器人运动规划 被引量:10
8
作者 朱向阳 丁汉 熊有伦 《中国科学(E辑)》 CSCD 北大核心 2001年第3期238-244,共7页
应用凸多面体之间的伪最小平移距离实现了机器人无碰撞运动规划的势场法与假设 修正法 .主要研究内容包括 :(ⅰ )论述了势场法与内点罚函数法之间的关系 ,给出了C空间中可微势场的构造方法 ,并提出势场局部极值处理的虚拟障碍方法 ;(ⅱ ... 应用凸多面体之间的伪最小平移距离实现了机器人无碰撞运动规划的势场法与假设 修正法 .主要研究内容包括 :(ⅰ )论述了势场法与内点罚函数法之间的关系 ,给出了C空间中可微势场的构造方法 ,并提出势场局部极值处理的虚拟障碍方法 ;(ⅱ )应用伪最小平移距离的Lipschitz性及可微性 ,研究了假设 展开更多
关键词 运动规划 假设-修正 伪最小平移距离 虚拟障碍物
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基于量子粒子群优化算法的无人艇航线规划 被引量:16
9
作者 金建海 孙俊 +1 位作者 张安通 张波 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期352-361,共10页
针对目前无人艇主流航线规划算法存在效率低、收敛速度慢或易陷入局部最优等问题,文章将具有较强全局搜索能力的量子粒子群优化(QPSO)算法用于求解无人艇最优航线规划并结合人工势场思想进行针对性改进应用,仿真实验结果表明,该方法寻... 针对目前无人艇主流航线规划算法存在效率低、收敛速度慢或易陷入局部最优等问题,文章将具有较强全局搜索能力的量子粒子群优化(QPSO)算法用于求解无人艇最优航线规划并结合人工势场思想进行针对性改进应用,仿真实验结果表明,该方法寻优能力强、收敛速度快、稳定性好,可较好地适用于不同环境下无人艇航线规划。 展开更多
关键词 无人艇 航线规划 量子粒子群优化算
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双臂机器人自碰撞检测及其运动规划 被引量:15
10
作者 吴长征 岳义 +1 位作者 韦宝琛 刘殿富 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期45-53,共9页
针对双臂机器人运动规划过程中的自碰撞问题,提出了基于空间向量几何距离的机械臂自碰撞检测方法;改进了传统的人工势场法,并用线性结构的斥力场描述机械臂各杆件之间的相互关系,用于构造多杆碰撞检测的描述指标;利用线性斥力场描述的... 针对双臂机器人运动规划过程中的自碰撞问题,提出了基于空间向量几何距离的机械臂自碰撞检测方法;改进了传统的人工势场法,并用线性结构的斥力场描述机械臂各杆件之间的相互关系,用于构造多杆碰撞检测的描述指标;利用线性斥力场描述的结构得到一种新的双臂机器人无自碰撞运动规划算法.结果表明,与传统的人工势场法相比,所提出的无自碰撞运动规划算法能够将线性斥力场引入无自碰撞规划算法中,并作为算子用于计算避免自碰撞的规划调整量,其结构简单、计算方便.同时,结合实际的双臂机器人物理参数,通过预先给定机器人运动轨迹的模拟,验证了无自碰撞运动规划算法的有效性. 展开更多
关键词 双臂机器人 自碰撞 碰撞检测 运动规划
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移动机器人避障路径规划改进人工势场法 被引量:14
11
作者 姚靖靖 邱于兵 敖俊宇 《科学技术与工程》 2011年第13期2953-2956,共4页
针对路径规划中的大型障碍物,机器人、障碍物与目标点三者一线,以及局部最小值等困难问题,提出了相应的改进人工势场算法。针对大型障碍物问题,采用障碍物边界斥力算法改进传统人工势场斥力函数,确保算法的实用性。针对机器人、障碍物... 针对路径规划中的大型障碍物,机器人、障碍物与目标点三者一线,以及局部最小值等困难问题,提出了相应的改进人工势场算法。针对大型障碍物问题,采用障碍物边界斥力算法改进传统人工势场斥力函数,确保算法的实用性。针对机器人、障碍物与目标点三者在同一条直线时目标不可达问题,应用虚拟子目标引力算法,确保目标点是机器人的势场全局最小点,使得机器人能顺利到达目标点。针对在障碍物环境下的局部最小值问题,采用区域隔离障碍物的方法,使机器人快速走出局部最小值区域。仿真结果验证了改进算法的有效性。 展开更多
关键词 移动机器人 避障 路径规划
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基于改进势场法的移动机器人路径规划 被引量:10
12
作者 孙鹏耀 黄炎焱 潘尧 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2106-2121,共16页
针对传统势场法存在的路径不被识别、局部极小陷阱、振荡问题,提出适用于复杂障碍环境情况下机器人路径规划、结合多行为策略与可变影响范围的势场法。通过对障碍物影响范围做可变处理,消除问题共同必要条件,提前规避路径不识别、多障... 针对传统势场法存在的路径不被识别、局部极小陷阱、振荡问题,提出适用于复杂障碍环境情况下机器人路径规划、结合多行为策略与可变影响范围的势场法。通过对障碍物影响范围做可变处理,消除问题共同必要条件,提前规避路径不识别、多障碍区导致的振荡、多障碍区导致的局部极小陷阱3个问题;采取新的步进与振荡分类方式,设计多行为行动策略,并给出各行为的准确起止条件,通过预判问题的共同表现形式以及起止条件的衔接进行行为切换,提前规避单障碍区导致的局部极小陷阱和单障碍区导致的振荡2个问题;基于数学仿真软件MATLAB平台的仿真结果验证所提方法在战场复杂障碍环境下的有效性与稳定性,与传统势场法、动态窗口法、A星算法、快速随机树算法的对比结果更突出了该方法的可行性与优越性。 展开更多
关键词 机器人路径规划 路径不识别 局部极小陷阱 路径振荡 可变影响范围 多行为策略
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基于网络结构的并行路径规划算法 被引量:4
13
作者 吴晓涛 孙增圻 邓志东 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第5期67-71,共5页
算法继承了人工势场法的基本思想,通过寻找路径点的能量函数的极小值点而使路径避开障碍物。势场由排斥场和吸引场叠加而成,在算法中对于排斥场和吸引场的强度引入了一个平衡系数,并引入了模拟退火的思想和一些启发性知识,以避免某... 算法继承了人工势场法的基本思想,通过寻找路径点的能量函数的极小值点而使路径避开障碍物。势场由排斥场和吸引场叠加而成,在算法中对于排斥场和吸引场的强度引入了一个平衡系数,并引入了模拟退火的思想和一些启发性知识,以避免某些局部极值的情况。算法具有很大的并行性,收敛速度较快,易于从二维空间扩展到三维空间,对人工势场法给予了较大的改进,取得了较好的仿真效果。 展开更多
关键词 模拟退火 网络结构 并行算 路径规划
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基于遗传算法的自主机器人避障方法研究 被引量:9
14
作者 孔伟 张彦铎 《武汉工程大学学报》 CAS 2008年第3期110-113,共4页
在阐述了用势场法实现路径规划的基础上,针对全自主机器人的特点,提出了基于遗传算法的全自主机器人避障方法.通过实验表明,该方法的实时性好,避障速度可以满足系统的实时性需要,并且具有较高的可靠性.
关键词 全自主机器人 遗传算
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复杂环境下解决势场法局部极小问题的路径规划方法 被引量:8
15
作者 刘传领 梁咏梅 杨静宇 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 2012年第4期78-82,共5页
多年来势场法路径规划的局部极小问题就一直被广泛关注,针对人工势场法所固有的缺陷提出了一种改进的移动机器人路径规划方法.方法利用膨胀与腐蚀算法对机器人的工作空间进行预处理,来优化工作环境,并使用改进的势场法进行机器人导航,... 多年来势场法路径规划的局部极小问题就一直被广泛关注,针对人工势场法所固有的缺陷提出了一种改进的移动机器人路径规划方法.方法利用膨胀与腐蚀算法对机器人的工作空间进行预处理,来优化工作环境,并使用改进的势场法进行机器人导航,以改善其运动轨迹;另外通过设置子目标点使陷入局部极小的机器人快速"逃离"极小状态.仿真结果表明本文算法在复杂环境下解决机器人路径规划的局部极小问题是有效的. 展开更多
关键词 路径规划 局部极小 膨胀与腐蚀算 子目标点
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基于图与势场法的多车道编队控制 被引量:8
16
作者 高力 陆丽萍 +2 位作者 褚端峰 张勇 吴超仲 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期117-126,共10页
多车协同驾驶能显著提高交通安全和效率,是未来5G网联自动驾驶技术的重要应用场景之一.传统上,多车协同驾驶的主要形式为单一车道上的无人车队列,其队列稳定性受队列长度、通信距离及延迟的限制.本文提出一种无人车编队方法,将单车道队... 多车协同驾驶能显著提高交通安全和效率,是未来5G网联自动驾驶技术的重要应用场景之一.传统上,多车协同驾驶的主要形式为单一车道上的无人车队列,其队列稳定性受队列长度、通信距离及延迟的限制.本文提出一种无人车编队方法,将单车道队列扩展为多车道护航编队.针对不同场景下的需求设计多车道编队调整策略,结合基于图的分布式控制,完成任意预定义的编队结构;同时,利用势场法对行车环境建立势场模型,实现无人车的避障轨迹规划,提高编队的避障能力;最后,结合纵横向控制器,实现无人车多车道护航编队控制.仿真实验表明,本文提出的无人车多车道护航编队方法,能适应不同交通场景,如道路变化、障碍车运动等,完成自动变换编队结构,实现安全、高效通行. 展开更多
关键词 多车道护航编队 图方 轨迹规划 无人车
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复杂动态环境下基于侧滑力的局部路径规划 被引量:4
17
作者 江万里 熊蓉 褚健 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1609-1614,共6页
研究了复杂动态环境下具有局部感知能力的移动机器人路径规划问题.针对传统势场法避障在拥塞环境下存在局部振荡的问题,提出虚拟侧滑力的方法,障碍物对机器人产生侧滑排斥力,而非传统的反向排斥力,并由力来直接引导机器人运动.静态障碍... 研究了复杂动态环境下具有局部感知能力的移动机器人路径规划问题.针对传统势场法避障在拥塞环境下存在局部振荡的问题,提出虚拟侧滑力的方法,障碍物对机器人产生侧滑排斥力,而非传统的反向排斥力,并由力来直接引导机器人运动.静态障碍物的侧滑力计算与障碍物距离、朝向及目标点朝向有关;动态障碍物的侧滑力计算应考虑其速度信息.为解决局部最小问题,对机器人已走路径进行跟踪监督,当机器人路径在一段时间内出现重复时,确认其已处于陷阱状态,继而采用沿墙走的策略来摆脱陷阱.仿真结果验证了算法在复杂动态环境下的实时性和有效性. 展开更多
关键词 局部路径规划 动态环境
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基于虚拟势场理论的AUV局部路径规划方法 被引量:3
18
作者 焦鹏 王宏健 丁福光 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期76-81,共6页
针对自治式水下潜器(AUV)局部路径规划问题,基于虚拟势场理论研究,提出了虚拟力概念,并设计了一种改进型虚拟势场局部规划算法,解决了经典虚拟势场能算法中存在的零合力与U型障碍的局部极小问题:当AUV陷入局部极小时通过调用相应的逃避... 针对自治式水下潜器(AUV)局部路径规划问题,基于虚拟势场理论研究,提出了虚拟力概念,并设计了一种改进型虚拟势场局部规划算法,解决了经典虚拟势场能算法中存在的零合力与U型障碍的局部极小问题:当AUV陷入局部极小时通过调用相应的逃避算法来摆脱局部极点。仿真结果验证了该算法对于克服虚拟势场能中存在的局部极点的有效性和可行性。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 自治式水下潜器 路径规划 局部极小
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基于吊放声呐的无人艇搜潜任务规划算法 被引量:3
19
作者 窦强 阴启玉 梁立 《指挥控制与仿真》 2023年第2期9-16,共8页
针对无人艇基于吊放声呐自主执行搜潜任务需求,分析吊放声呐搜潜使用的特点,构建吊放声呐探测概率模型,设计了无人艇使用吊放声呐自主搜潜控制流程,建立了基于概率模型和搜潜质量的吊放声呐搜潜任务规划模型。通过仿真计算,该算法输入... 针对无人艇基于吊放声呐自主执行搜潜任务需求,分析吊放声呐搜潜使用的特点,构建吊放声呐探测概率模型,设计了无人艇使用吊放声呐自主搜潜控制流程,建立了基于概率模型和搜潜质量的吊放声呐搜潜任务规划模型。通过仿真计算,该算法输入参数少,输出规划能够满足无人艇执行搜潜任务的控制需求,具有良好的性能,达到了预期的目标。 展开更多
关键词 无人艇 吊放声呐 搜潜规划 广度优先搜索
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基于势场法的智能移动机器人导航控制 被引量:2
20
作者 欧阳正柱 何克忠 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2001年第16期128-130,共3页
论文引用物理学中“能量场”的概念对机器人周围障碍物距离信息的定性环境进行描述,衍生出一种导航控制算法──势场法。实验证明它具有良好的实时性和鲁棒性,尤其是它引导人们从机器人行为模式的高度,去认识导航控制,由此提出的“... 论文引用物理学中“能量场”的概念对机器人周围障碍物距离信息的定性环境进行描述,衍生出一种导航控制算法──势场法。实验证明它具有良好的实时性和鲁棒性,尤其是它引导人们从机器人行为模式的高度,去认识导航控制,由此提出的“感知—动作”反射式行为,用这种方法进行导航是一种可行的方法。势场法的特点是计算简单、开销小、速度快,适合于底层实时控制。在室外的复杂环境中势场法仍有较好的导航效果。 展开更多
关键词 智能移动机器人 导航控制 激光雷达
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