改进遗传算法在机器人路径规划中的应用 被引量：25

1

作者 杨博 刘树东 +1 位作者 鲁维佳 潘玉恒 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2022年第6期9-16,共8页

为解决基本遗传算法在移动机器人路径规划中存在的路径不够平滑、易陷入局部最优等问题,提出了一种改进遗传算法。首先采用中间值插入法提高种群的初始质量;其次设计了新的适应度函数来平滑路径;然后采用混合选择策略以改善算法早熟的缺... 为解决基本遗传算法在移动机器人路径规划中存在的路径不够平滑、易陷入局部最优等问题,提出了一种改进遗传算法。首先采用中间值插入法提高种群的初始质量;其次设计了新的适应度函数来平滑路径;然后采用混合选择策略以改善算法早熟的缺陷,同时对交叉算子和变异算子进行了改进以便增加种群的多样性;设计了自适应策略,对交叉和变异概率进行调整,更有效地避免了算法陷入局部最优的情况;最后提出简化算子,对生成路径进行二次优化。仿真结果表明,该算法在性能上更优。 展开更多

关键词 移动机器人 遗传算法 路径规划 平滑路径

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基于虚拟障碍物法的无震荡航路规划 被引量：20

2

作者 陈天德 黄炎焱 沈炜 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期651-658,共8页

人工势场法作为路径规划的一种算法,凭借其解算得到的平滑航路,特别适用于不够灵活的移动机器人、智能体的路径规划。由于人工势场法自身不可避免地存在局部极小值以及算法执行不可避免的离散化,导致航路点解算可能会陷入局部极小值陷... 人工势场法作为路径规划的一种算法,凭借其解算得到的平滑航路,特别适用于不够灵活的移动机器人、智能体的路径规划。由于人工势场法自身不可避免地存在局部极小值以及算法执行不可避免的离散化,导致航路点解算可能会陷入局部极小值陷阱而进入死循环以及出现航路点震荡问题。针对局部极小值陷阱问题,提出改进型虚拟障碍物法;对虚拟障碍物位置的确定,引入了威胁区的概念,并提出了一个确定标准。针对航路点震荡问题,提出过滤震荡点法。仿真实验证明:改进型虚拟障碍物法能够有效地使陷入局部极小值陷阱的航路点解算,成功逃出陷阱;过滤震荡点法能够有效地消除震荡航路点,得到相对平滑的航路。 展开更多

关键词 人工势场法 局部极小值 虚拟障碍物 过滤震荡点 平滑路径

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多因素改进蚁群算法的路径规划 被引量：5

3

作者 杨立炜 付丽霞 +3 位作者 郭宁 杨振 郭翰卿 徐兴毅 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期2537-2549,共13页

针对目前服务于移动机器人的全局路径规划算法求解目标单一无法应对复杂且多变的实际环境等问题,提出一种多因素改进蚁群算法。首先,提出了RGB-2D栅格法模拟移动机器人的真实地面路况环境,并针对对角障碍情形,运用邻域矩阵探索法实现障... 针对目前服务于移动机器人的全局路径规划算法求解目标单一无法应对复杂且多变的实际环境等问题,提出一种多因素改进蚁群算法。首先,提出了RGB-2D栅格法模拟移动机器人的真实地面路况环境,并针对对角障碍情形,运用邻域矩阵探索法实现障碍检测,有效提高了路径的安全性;其次,为克服传统路径规划以距离为单一指标的局限性,构建综合考虑路径安全性、颠簸性、平滑性以及路程最短性的多因子启发式函数;考虑到传统蚁群算法早期搜索的盲目性,提出了初始信息素阶梯分配原则;然后,将信息素进行分类,按优化目标叠加每条路径上的信息素,运用最大最小蚂蚁策略和信息素挥发因子自调整策略避免局部最优;最后,运用动态切点调整法平滑路径,进一步提高路线质量。仿真实验表明,改进算法在复杂环境中具有良好的适应能力,且路径综合性能指标优于对比文献算法,可为实际环境中的多因素路径规划提供有效参考。 展开更多

关键词 路径规划 蚁群算法 多因子启发式函数 信息素 平滑路径

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基于蚁群算法的物资运送小车路径规划研究 被引量：2

4

作者 唐宏伟 高方坤 +3 位作者 邓嘉鑫 丁祥 罗佳强 王军权 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第2期24-30,119,共8页

针对路径规划蚁群算法的盲目性、收敛速度慢、路径较长和路径折点多等问题,提出了一种改进蚁群路径规划算法。首先通过改进启发信息的数学模型,限制轮盘赌在8个方向的选择概率,降低迭代次数;然后建立自适应更新影响因子,通过实时监测目... 针对路径规划蚁群算法的盲目性、收敛速度慢、路径较长和路径折点多等问题,提出了一种改进蚁群路径规划算法。首先通过改进启发信息的数学模型,限制轮盘赌在8个方向的选择概率,降低迭代次数;然后建立自适应更新影响因子,通过实时监测目标点位置,进一步提高路径的选择方式和算法的鲁棒性;最后通过路径二次寻优,对改进蚁群路径规划算法形成的最优路径进一步消除冗余节点,在已知最优路径进一步寻优,从而提高路径平滑度、减少路径折点,以及缩短路径长度,提高物资运送小车的使用效率。通过栅格环境地图中障碍物不同占比的仿真试验,验证了所提出的改进蚁群算法的迭代速率更快、寻优能力更强、鲁棒性更好和路径更短。 展开更多

关键词 路径规划 启发因子 监测 二次寻优 平滑路径

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基于改进A^(*)蚁群算法的平滑路径规划方法 被引量：3

5

作者 李文辉 简玉梅 +2 位作者 孔勇 凌铭 刘畅 《制造业自动化》 北大核心 2023年第9期157-164,共8页

针对移动机器人路径规划中存在冗余拐点和路径尖峰,以及经典蚁群算法陷入局部最优等问题,提出了一种基于改进A^(*)蚁群算法的平滑路径规划方法。首先,针对蚂蚁初次寻路的盲目性,提出对蚁群算法信息素的初始分布引入改进A^(*)算法路径信... 针对移动机器人路径规划中存在冗余拐点和路径尖峰,以及经典蚁群算法陷入局部最优等问题,提出了一种基于改进A^(*)蚁群算法的平滑路径规划方法。首先,针对蚂蚁初次寻路的盲目性,提出对蚁群算法信息素的初始分布引入改进A^(*)算法路径信息进行优化设置,减小搜索节点的计算量。其次,为进一步提高算法在路径规划中的适应能力,采用对主要参数使用反三角函数自适应调整策略,使算法参数在各次迭代中配合达到最佳,提高算法搜索能力;同时,改进信息素增量更新规则中的路径选择方法,以加快算法的收敛速度,缩短了搜索时间。最后,借助三次B样条曲线对最优路径的尖峰进行平滑与拟合优化。仿真结果表明:在全局静态障碍物环境中,该算法可减少路径长度,提高搜索效率,增加路径的平滑性。 展开更多

关键词 移动机器人 蚁群算法 A^(*)算法 参数优化 平滑路径

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非360°探测范围四轮导航车辆的平滑路径避障算法 被引量：7

6

作者 谭志斌 赵祚喜 +2 位作者 赵汝祺 李姣姣 俞龙 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期527-534,共8页

提出一种基于bug算法、适用于具有最小转弯半径的非360探测范围车辆的避障导航算法,使四轮车辆能够以连续而平滑的路径绕行障碍物边缘,最终完成定目标导航.算法使用"虚拟触角"直观表示前方的通行状态;参考"触须法"... 提出一种基于bug算法、适用于具有最小转弯半径的非360探测范围车辆的避障导航算法,使四轮车辆能够以连续而平滑的路径绕行障碍物边缘,最终完成定目标导航.算法使用"虚拟触角"直观表示前方的通行状态;参考"触须法"分析车辆转弯状态,根据周围环境不断改变车辆的最小转弯半径,实时修正转弯路线.轮式机器人Pioneer3-AT上的试验结果对比显示,机器人可以利用该算法顺利完成未知环境下定目标无碰撞导航,生成的路径连续而平滑.本算法解决了这类车辆不能应用bug类算法的问题. 展开更多

关键词 平滑路径 非360°探测范围 避障 虚拟触角 触须法

原文传递

基于蚁群算法的无人机三维路径规划与冲突解脱 被引量：4

7

作者 赵志 段炼 +2 位作者 路东林 张杨 邱雪 《航空计算技术》 2022年第4期33-37,共5页

针对传统无人机路径规划方法难以满足无人机在复杂山区环境应用这一缺点,提出一种基于蚁群算法并利用插值算法和容斥算法优化的无人机三维路径规划算法。通过无人机飞行约束条件和对蚁群算法的优化在所建立的三维空间中得到最优路径。... 针对传统无人机路径规划方法难以满足无人机在复杂山区环境应用这一缺点,提出一种基于蚁群算法并利用插值算法和容斥算法优化的无人机三维路径规划算法。通过无人机飞行约束条件和对蚁群算法的优化在所建立的三维空间中得到最优路径。利用二次、三次样条插值、容斥算法等优化算法对无人机路径优化,规划出一条更加平滑的便于无人机执行的最佳路径,并建立了无人机冲突约束,解决了无人机冲突。 展开更多

关键词 三维路径 冲突解脱 蚁群算法 样条插值 平滑路径

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基于启发式粒子群算法的机器人平滑路径规划 被引量：4

8

作者 白晓兰 周文全 +1 位作者 张振朋 袁铮 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第8期44-47,52,共5页

对机器人追踪规划的路径要不断地启停,影响机器人寿命的问题进行研究,在分析了粒子群算法和A~*算法的优缺点后,提出了一种启发式粒子群算法,该算法采用A~*算法得到的规划路径作为粒子群算法的先验启发信息,提高了搜索的效率同时保证了... 对机器人追踪规划的路径要不断地启停,影响机器人寿命的问题进行研究,在分析了粒子群算法和A~*算法的优缺点后,提出了一种启发式粒子群算法,该算法采用A~*算法得到的规划路径作为粒子群算法的先验启发信息,提高了搜索的效率同时保证了所规划路径是全局最优。对粒子群算法中引入了三次样条约束,保证了路径的平滑,更有利于机器人的追踪。采用微分思想,设计评价函数和惩罚函数保证了规划路径的安全性。通过大量的仿真实验验证了改进的算法能够快速得到长度更短、安全性和平滑度较高的全局最优路径。 展开更多

关键词 路径规划 粒子群算法 平滑路径 机器人

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基于多边形导航网格地图的改进A~*算法 被引量：5

9

作者 朱昌龙 刘黎志 《软件导刊》 2019年第1期17-21,共5页

针对A*寻路算法在大型地图中搜索路径结点过多、搜索效率过低的问题,提出一种基于多边形导航网格的改进A*算法。首先利用建模工具对地图中障碍物进行剔除,生成可行走域的多边形导航网格;其次对多边形网格进行Delaunay三角剖分,形成三角... 针对A*寻路算法在大型地图中搜索路径结点过多、搜索效率过低的问题,提出一种基于多边形导航网格的改进A*算法。首先利用建模工具对地图中障碍物进行剔除,生成可行走域的多边形导航网格;其次对多边形网格进行Delaunay三角剖分,形成三角导航网格,利用二叉堆对A*算法所使用的数据结构进行优化,采用目标范围界限方法对导航网格进行预处理,并将处理A*算法的启发函数进行改进以适用于多边形导航网格,对多边形导航网格生成路径利用漏斗算法进行路径平滑处理,生成实际最优路径;最后利用Unity3d游戏引擎搭建地图寻路实验平台,对比分析算法的性能差距。实验证明,基于多边形导航网格改进A*算法在大型地图中的搜索效率明显高于基于传统方格地图A*算法。 展开更多

关键词 A^*算法 Delaunay三角 多边形导航网格 平滑路径 漏斗算法

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基于插值样条的数控运动轨迹描述及平滑处理 被引量：3

10

作者 陶建明 宋爱平 易旦萍 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2014年第1期49-52,56,共5页

为了更好地描述工程中复杂的数控加工运动轨迹,实现轨迹段间的平滑过渡,提出了一种基于特殊基函数的可调形三次三角插值样条曲线。该曲线具有C1连续性,可以精确表示直线、圆弧及自由曲线等常见工程曲线。给定控制点信息,改变调形系数,... 为了更好地描述工程中复杂的数控加工运动轨迹,实现轨迹段间的平滑过渡,提出了一种基于特殊基函数的可调形三次三角插值样条曲线。该曲线具有C1连续性,可以精确表示直线、圆弧及自由曲线等常见工程曲线。给定控制点信息,改变调形系数,可以得到不同形状的插值样条曲线;通过在数控运动相邻加工段拐角处附近选择合适的控制点及调形系数,可以实现拐角的平滑过渡,从而保证运动路径的平稳、进给速度的连续。 展开更多

关键词 三次三角样条曲线 插值 可调形 轨迹描述 平滑路径

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基于对称四次方曲线的AGV平滑路径生成算法 被引量：2

11

作者 夏继强 王辉 +1 位作者 陈科 刘侃 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2017年第5期38-43,共6页

自动引导车(Automated Guided Vehicle,AGV)路径生成是AGV系统实现的关键环节,其主要目的是为AGV行驶提供平滑的路径。借用缓和曲线的概念,利用四次方曲线作为缓和曲线设计行驶路径,论证了对称四次方曲线可以作为缓和曲线,解决了已知路... 自动引导车(Automated Guided Vehicle,AGV)路径生成是AGV系统实现的关键环节,其主要目的是为AGV行驶提供平滑的路径。借用缓和曲线的概念,利用四次方曲线作为缓和曲线设计行驶路径,论证了对称四次方曲线可以作为缓和曲线,解决了已知路径起终点的平滑路径绘制的问题,并以差速AGV为例,简要分析了其在该曲线上的最大速度和力学性能。该算法有助于提高AGV的柔性,并为AGV的路径生成提供了重要参考。 展开更多

关键词 自动引导车 移动机器人 平滑路径 缓和曲线 四次方曲线

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基于平滑A^*算法的仓储物流机器人路径规划 被引量：1

12

作者 冯京伟 陈海霞 刘天鹏 《无线互联科技》 2020年第21期43-44,共2页

仓储物流机器人的路径规划要求转折次数少,路径尽量平滑,可降低机器人运行功耗。文章基于栅格环境下,利用A^*算法实现仓储物流机器人的路径规划控制方法,自动建立一条从起始点到目标点的最优路径,躲避障碍物;为获得较优的平滑路径,采用... 仓储物流机器人的路径规划要求转折次数少,路径尽量平滑,可降低机器人运行功耗。文章基于栅格环境下,利用A^*算法实现仓储物流机器人的路径规划控制方法,自动建立一条从起始点到目标点的最优路径,躲避障碍物;为获得较优的平滑路径,采用两种方法进行对曲线的平滑,并利用Matlab平台进行平滑后路径的比较,实现优化仓储物流机器人平滑路径规划的目的。 展开更多

关键词 仓储物流机器人 路径规划 平滑路径

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基于三次三角插值样条的数控运动路径规划 被引量：1

13

作者 陶建明 宋爱平 易旦萍 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2014年第5期41-45,95,共6页

为了更好地描述工程中复杂的数控加工运动轨迹,实现轨迹段间的平滑过渡,提出了一种基于特殊基函数的可调形三次三角插值样条曲线。该曲线具有一阶(C1)连续性,可以精确表示直线、圆弧及三次抛物线等常见工程曲线。给定控制点信息,改变调... 为了更好地描述工程中复杂的数控加工运动轨迹,实现轨迹段间的平滑过渡,提出了一种基于特殊基函数的可调形三次三角插值样条曲线。该曲线具有一阶(C1)连续性,可以精确表示直线、圆弧及三次抛物线等常见工程曲线。给定控制点信息,改变调形系数,可以得到不同形状的插值样条曲线;通过在数控运动相邻加工段拐角处附近选择合适的控制点及调形系数,可以实现拐角的平滑过渡,从而保证运动路径的平稳、进给速度的连续,降低对机床的冲击。 展开更多

关键词 三次三角样条曲线 插值 可调形 轨迹描述 平滑路径

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基于非均匀环境建模与三阶Bezier曲线的平滑路径规划 被引量：31

14

作者 卜新苹 苏虎 +2 位作者 邹伟 王鹏 周海 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期710-724,共15页

针对工作于复杂环境下的大型工装,本文提出了一种基于非均匀环境建模与三阶Bezier曲线的平滑路径规划算法,以指导工装的运动.在环境建模方面,利用四叉树建立环境的非均匀模型,能够有效压缩环境信息,提高搜索效率;在路径搜索方面,以非均... 针对工作于复杂环境下的大型工装,本文提出了一种基于非均匀环境建模与三阶Bezier曲线的平滑路径规划算法,以指导工装的运动.在环境建模方面,利用四叉树建立环境的非均匀模型,能够有效压缩环境信息,提高搜索效率;在路径搜索方面,以非均匀环境模型为基础,提出一种距离启发搜索和信息素混合更新的蚁群算法,能够得到工装的安全可行路径点;在路径平滑方面,基于三阶Bezier曲线,提出能够连接任意位置和任意方向两点的转弯单元的设计方法,利用转弯单元连接路径搜索算法得到的路径点,能够获得满足工装非完整性约束的平滑路径.最后,以大型激光驱动器的靶场环境为对象,对本文算法的有效性和可靠性进行验证,并利用DELMIA平台进一步验证了规划路径的运动平滑性和安全性. 展开更多

关键词 平滑路径规划 非均匀建模 蚁群算法 Minkowski和 BEZIER曲线

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基于对称极多项式曲线的移动机器人平滑路径生成 被引量：10

15

作者 马喜峰 张雷 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期450-454,459,共6页

详细分析了对称极多项式曲线作为移动机器人跟踪路径所具有的各种优异的几何特性,并将对称极多项式曲线应用于移动机器人的平滑路径生成,提高了移动机器人的灵活性,同时将有助于改善移动机器人的路径跟踪精度,扩展移动机器人的应用领域.

关键词 移动机器人 平滑路径生成 对称极多项式曲线 应用柔性

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月面巡视器路径规划方法研究 被引量：8

16

作者 于天一 费江涛 +1 位作者 李立春 程肖 《深空探测学报》 2019年第4期384-390,共7页

在月面巡视遥操作过程中,需要根据感知数据确定科学探测目标,并逐层分解形成不同层次的规划结果。根据不同层次规划要求,结合月球背面巡视探测所需要面对的复杂约束,在探测周期规划中设计了月面综合环境立方模型和多约束导航点搜索算法... 在月面巡视遥操作过程中,需要根据感知数据确定科学探测目标,并逐层分解形成不同层次的规划结果。根据不同层次规划要求,结合月球背面巡视探测所需要面对的复杂约束,在探测周期规划中设计了月面综合环境立方模型和多约束导航点搜索算法,实现了综合考虑地形可达、光照情况、通信可达等多种因素的导航点搜索,在导航单元规划中设计了考虑地形行走代价、移动里程代价、操作控制代价等因素的平滑曲线路径搜索算法。在仿真实验环境中对上述方法进行了验证,结果表明了方法的有效性和实时性。 展开更多

关键词 月面巡视器 路径规划 多约束搜索 平滑路径搜索

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一种车型机器人路径规划方法 被引量：2

17

作者 张金学 李媛媛 掌明 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2012年第1期176-179,205,共5页

在自主移动机器人的许多应用中,路径规划技术顺序地设置一套分散的路径点来引导机器人以最短的时间从起始位置到达目标点。针对移动机器人路径规划问题,提出了一种非完整型机器人路径规划技术,该技术采用基本原子操纵方法来解决车型机... 在自主移动机器人的许多应用中,路径规划技术顺序地设置一套分散的路径点来引导机器人以最短的时间从起始位置到达目标点。针对移动机器人路径规划问题,提出了一种非完整型机器人路径规划技术,该技术采用基本原子操纵方法来解决车型机器人路径规划问题,并采用平滑路径规划方法来产生更多的连续路径用以解决基本原子操纵技术在做路径规划时具有很不连续的缺点从而为机器人获得最优路径。仿真结果证明了该方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 路径规划 车型机器人 平滑路径规划 最优路径

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未知复杂环境中的无人机平滑飞行路径规划 被引量：3

18

作者 刘伟 郑征 蔡开元 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1403-1412,共10页

针对无人机实时路径规划问题,提出了一种基于双层决策的平滑路径规划方法,以弥补现有方法在复杂飞行环境中对路径平滑性优化的不足,增强路径的易跟踪性.本文首先给出路径平滑性度量,然后建模上、下层决策目标、威胁规避与无人机性能约... 针对无人机实时路径规划问题,提出了一种基于双层决策的平滑路径规划方法,以弥补现有方法在复杂飞行环境中对路径平滑性优化的不足,增强路径的易跟踪性.本文首先给出路径平滑性度量,然后建模上、下层决策目标、威胁规避与无人机性能约束并引入变长规划时间,进而设计基于双层决策的路径规划模型.规划过程中通过嵌入启发式优化策略来进一步改善路径的全局与局部平滑度,并提高路径搜索效率.大量复杂场景中的仿真及与现有经典方法的对比结果表明:该方法能够实时避开复杂危险区域,规划适合飞行的、较短的平滑路径. 展开更多

关键词 无人机 平滑路径规划 双层决策

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