基于改进RRT-Connect的快速路径规划算法 被引量：33

1

作者 王坤 黄勃 +1 位作者 曾国辉 李晓斌 《武汉大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期283-289,共7页

针对双向快速扩展随机树(RRT-Connect)算法的路径规划效率较低且采样具有随机性,提出了基于RRT-Connect的改进算法(DRRT-Connect)。该算法在起始点与目标点中间选取一个第三节点作为扩展点,使算法可以同时从起始点、目标点和第三节点生... 针对双向快速扩展随机树(RRT-Connect)算法的路径规划效率较低且采样具有随机性,提出了基于RRT-Connect的改进算法(DRRT-Connect)。该算法在起始点与目标点中间选取一个第三节点作为扩展点,使算法可以同时从起始点、目标点和第三节点生成四棵随机树;同时在改进算法中引入自适应步长调节函数,当探索无障碍空间时,算法使用步长调节函数增大扩展步长,从而提高随机树探索空间的速度;在RRT-Connect算法的基础上引入目标偏置策略,使DRRT-Connect在探索无障碍空间时可以朝目标点进行快速扩展,在探索障碍物空间时则调用随机采样函数,使算法可以快速摆脱障碍物,防止陷入局部最优。将DRRT-Connect算法分别与RRT、RRT-Connect、RRT^*算法进行仿真对比,结果表明DRRT-Connect在路径规划效率与迭代次数上均明显优于其他对比算法,其中相较于RRT-Connect算法,DRRT-Connect在路径规划速度上提高了50%,迭代次数上降低了32. 3%。 展开更多

关键词 路径规划 快速扩展随机树 rrt-connect算法 自适应步长 目标偏置策略

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基于改进RRT-Connect算法的移动机器人路径规划 被引量：18

2

作者 黄壹凡 胡立坤 薛文超 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期22-28,共7页

针对双向快速扩展随机树算法RRT-Connect在移动机器人路径规划中生成路径绕远、转折多、收敛速度慢等问题,提出一种改进RRT-Connect算法。对新节点引入考虑祖代点的重选父节点环节,利用三角不等式原理优化部分路径长度,对每一个新节点... 针对双向快速扩展随机树算法RRT-Connect在移动机器人路径规划中生成路径绕远、转折多、收敛速度慢等问题,提出一种改进RRT-Connect算法。对新节点引入考虑祖代点的重选父节点环节,利用三角不等式原理优化部分路径长度,对每一个新节点的生成设置转角约束以减小路径转折,同时设计一种动态步长策略以加快算法的收敛速度。在两树连接阶段,为使拓展树之间能够平滑且快速连接,在连接处设置转角约束和距离约束,并使用同父节点重连的连接方法。实验结果表明,改进算法能够缩短规划路径长度和收敛时间,生成的路径质量较改进前更优。 展开更多

关键词 移动机器人 路径规划 rrt-connect算法 路径优化 动态步长

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基于改进RRT-Connect算法的全局路径规划 被引量：1

3

作者 朱建军 王明森 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第4期52-55,61,共5页

针对RRT-Connect算法在复杂环境内的路径规划中存在探索性弱、收敛速度慢、冗余节点多、搜索路径较长等问题,提出一种改进的RRT-Connect算法。通过引入高质量随机点和动态步长的方法,提高了生成随机树的质量并减少了冗余节点数量;采用... 针对RRT-Connect算法在复杂环境内的路径规划中存在探索性弱、收敛速度慢、冗余节点多、搜索路径较长等问题,提出一种改进的RRT-Connect算法。通过引入高质量随机点和动态步长的方法,提高了生成随机树的质量并减少了冗余节点数量;采用正向寻优和逆向贪婪的方式,改善了搜索路径较长的问题。实验结果表明,改进RRT-Connect算法平均路径规划时间缩短26.41%,平均路径规划长度缩短19.05%,平均路径规划节点个数减少41.91%,证明了改进RRT-Connect算法相比于原算法规划效率更高,规划时间更少,规划路径质量更优。 展开更多

关键词 路径规划 rrt-connect算法 动态步长 轨迹优化 贪婪算法 3次B样条曲线

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基于改进RRT-Connect算法的室内移动机器人路径规划研究

4

作者 许颖婷 陈家伟 +3 位作者 袁煜盛 姚洪泽 田淦宏 蔡志明 《软件工程》 2024年第12期52-55,62,共5页

针对双向快速扩展随机树(RRT-Connect)算法中采样随机性高、生成的路径冗余节点多等问题,提出了一种改进RRT-Connect算法。首先,通过目标偏置采样方法和目标引力导向策略,提升路径搜索效率,并根据地图复杂程度动态地调整步长。其次,采... 针对双向快速扩展随机树(RRT-Connect)算法中采样随机性高、生成的路径冗余节点多等问题,提出了一种改进RRT-Connect算法。首先,通过目标偏置采样方法和目标引力导向策略,提升路径搜索效率,并根据地图复杂程度动态地调整步长。其次,采用基于节点重组的冗余节点删除,对生成的原始路径进行优化。最后,用3次B样条曲线对优化后的路径进行曲线平滑。仿真结果表明,相较于传统RRT-Connect算法,改进后的RRT-Connect算法的规划时间、路径长度分别缩短了29.17%、10.42%,证明所做改进有效地提升了路径规划的效率和质量。 展开更多

关键词 移动机器人 路径规划 rrt-connect算法 路径优化

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基于逆向重布线改进RRT-Connect算法的机械臂路径规划

5

作者 王博 顾寄南 李兴家 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第2期47-52,共6页

为解决RRT-Connect算法在复杂非结构环境下规划出的路径成本较长、有效节点数过多、曲折不平滑等问题,提出了一种基于逆向重布线的改进RRT-Connect算法(Improved-RRT-Connect).首先,在算法的起始位置加入碰撞检测函数,当起点和终点之间... 为解决RRT-Connect算法在复杂非结构环境下规划出的路径成本较长、有效节点数过多、曲折不平滑等问题,提出了一种基于逆向重布线的改进RRT-Connect算法(Improved-RRT-Connect).首先,在算法的起始位置加入碰撞检测函数,当起点和终点之间不存在障碍物时,能够快速生成一条路径;其次,通过对生成的路径采取逆向重布线的措施,对生成的路径中的节点进行重新筛选布线,达到缩短生成路径长度,减少有效节点数量的目的;最后,通过结合B样条曲线对生成的路径进行拟合处理,得到一条平滑连续的路径.通过Improved-RRT-Connect算法与RRT、RRT^(*)-Smart、RRT-Connect等算法的对比实验表明,在规划时间上,Improved-RRT-Connect算法比RRT、RRT^(*)-Smart算法减少了52.14%、98.53%,在路径成本上比RRT、RRT-Connect算法减少了19.39%、17.15%,阐明了提出的Improved-RRT-Connect算法的优越性. 展开更多

关键词 rrt-connect算法 机械臂 碰撞检测 逆向重布线 B样条曲线

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用于无人机三维航迹规划改进连接型快速扩展随机树算法 被引量：4

6

作者 田疆 李二超 《航空工程进展》 CSCD 2018年第4期514-522,共9页

无人机的广泛应用,使得航迹规划成为研究的热点。很多算法由于模型简单或规划方法低效,难以有效应用于复杂条件下的航迹规划问题,从而提出一种求解该问题的改进连接型双向快速扩展随机树(RRTConnect)算法。首先,建立无人机航迹规划问题... 无人机的广泛应用,使得航迹规划成为研究的热点。很多算法由于模型简单或规划方法低效,难以有效应用于复杂条件下的航迹规划问题,从而提出一种求解该问题的改进连接型双向快速扩展随机树(RRTConnect)算法。首先,建立无人机航迹规划问题的数学模型;然后,采用RRT-Connect算法求解上述模型时,提出六种生成随机节点的改进策略;最后,将改进的RRT-Connect算法应用于有雷暴威胁的无人机三维航迹规划问题,并与已有的RRT算法和RRT-Connect算法进行对比。结果表明:采用本文提出的方法能够高效的生成可行的无人机航迹。 展开更多

关键词 无人机 rrt-connect算法 三维航迹规划 随机节点 雷暴

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面向虚拟人上肢的避障作业姿态规划算法

7

作者 刘馨阳 丰博 +1 位作者 韩钟剑 邵晓东 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1634-1642,共9页

为了完成虚拟维修仿真环境下的虚拟人维修作业姿态规划问题,提出一种基于改进RRT-Connect算法的虚拟人上肢作业姿态求解方式。在该求解方式中,将人工鱼群算法(AFSA)的觅食行为法则作为导向性策略引入传统RRT-Connect算法,从而使得路径... 为了完成虚拟维修仿真环境下的虚拟人维修作业姿态规划问题,提出一种基于改进RRT-Connect算法的虚拟人上肢作业姿态求解方式。在该求解方式中,将人工鱼群算法(AFSA)的觅食行为法则作为导向性策略引入传统RRT-Connect算法,从而使得路径规划任务中初始点与目标点的扩展具有导向性;将路径点作为虚拟人上肢末端关节运动轨迹点。为获得虚拟人维修姿态,利用逆向运动学进行推导,以在每一个路径点中得到符合人体关节自由度的姿态集。另外,为了选择出姿态集中的最优路径,利用快速上肢评估法求取最优的虚拟人上肢维修作业姿态。最后,以无人艇虚拟维修操作仿真为例,验证了该方法在虚拟维修应用中的可行性。 展开更多

关键词 虚拟人上肢 运动路径规划 rrt-connect算法 人机工效学 人工鱼群算法

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羽毛球机器人机械臂运动轨迹控制模型构建 被引量：3

8

作者 王文雯 《自动化与仪器仪表》 2020年第12期37-41,共5页

针对羽毛球机器人机械臂运动轨迹控制模型构建问题,本文在传统的RRT算法基础上,应用改进的RRT-connect算法完成了对机器人机械臂运动学模型构建,并通过牛顿下山法对运动学模型进行你求解。同时应用机器人的运动规划、碰撞检测等理论知识... 针对羽毛球机器人机械臂运动轨迹控制模型构建问题,本文在传统的RRT算法基础上,应用改进的RRT-connect算法完成了对机器人机械臂运动学模型构建,并通过牛顿下山法对运动学模型进行你求解。同时应用机器人的运动规划、碰撞检测等理论知识,根据实际情况模拟了羽毛球机器人机械臂运动轨迹,搭建了机器人的仿真系统。最后,通过仿真实验并应用3D仿真技术对实验结果进行验证。实验结果表明,改进的RRT-connect算法能有效地实现对羽毛球机器人机械臂的路径规划,该算法在实际羽毛球机器人机械臂运动轨迹控制规划中具有较高的可行性和可靠性。 展开更多

关键词 机器人机械臂 rrt-connect算法 运动轨迹控制

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基于RRT-connect算法的充装单元六轴机器人避障路径规划 被引量：2

9

作者 施力 徐立云 《现代制造技术与装备》 2023年第4期43-47,共5页

针对制冷剂充装单元空间有限、节拍较小等要求,提出基于改进RRT-connect算法的六轴机器人充装路径规划算法,能实时根据钢瓶在充装单元内的位置规划避障路径。首先,通过构建机器人与型材框架的定向包围框(Oriented Bounding Box,OBB)包... 针对制冷剂充装单元空间有限、节拍较小等要求,提出基于改进RRT-connect算法的六轴机器人充装路径规划算法,能实时根据钢瓶在充装单元内的位置规划避障路径。首先,通过构建机器人与型材框架的定向包围框(Oriented Bounding Box,OBB)包围盒简化碰撞检测过程,改进RRT-connect算法中节点间路径碰撞检测方法。其次,采用增大OBB包围盒范围和减小步长的方式,实现机器人关节六维空间的避障路径规划。最后,利用3次B样条插值方法优化避障路径,使机器人更加稳定。机器人运动仿真结果验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 充装单元 碰撞检测 避障路径 rrt-connect算法

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基于改进RRT-Connect算法的机械臂路径规划研究

10

作者 姜峻杰 刘坤 仇振鹏 《南方农机》 2024年第23期29-31,共3页

在现代农业自动化领域,采棉机械臂的路径规划是实现高效、精准采棉作业的关键技术之一,其中,快速扩展随机树(RRT)算法及RRT-Connect算法因其在高维空间中的高效性和适应性,受到广泛关注。然而,传统RRT、RRT-Connect算法存在导向性差、... 在现代农业自动化领域,采棉机械臂的路径规划是实现高效、精准采棉作业的关键技术之一,其中,快速扩展随机树(RRT)算法及RRT-Connect算法因其在高维空间中的高效性和适应性,受到广泛关注。然而,传统RRT、RRT-Connect算法存在导向性差、规划路径长、不够平滑等缺点。为此,本研究提出一种混合RRT算法,通过改变节点衍生方向来改善导向性的同时缩短了规划路径,同时,利用样条插值法对路径做平滑处理。仿真结果表明:混合RRT算法相比于RRT算法规划时间减少86.88%、路径长度减少21.08%,相比于RRT-Connect算法规划时间减少10.57%、路径长度减少17.8%。总体而言,与传统算法相比,本研究提出的混合RRT算法性能提升很大,更加适用于实际工作。 展开更多

关键词 路径规划 rrt-connect算法 样条插值法 机械臂

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障碍环境下的工业机器人动力学性能最优轨迹规划研究

11

作者 南文虎 叶伯生 +1 位作者 杨萍 郑海霞 《中文科技期刊数据库（全文版）工程技术》 2020年第10期80-85,共6页

随着工业机器人应用领域不断扩大,其轨迹规划智能化是大势所趋。本文以工程实际为背景,提出了一个全面和实用的有障碍集成轨迹规划框架,在生成三维无碰撞轨迹的同时,将复杂的动力学因素考虑在内。该框架包含三个阶段,第一阶段为信息输... 随着工业机器人应用领域不断扩大,其轨迹规划智能化是大势所趋。本文以工程实际为背景,提出了一个全面和实用的有障碍集成轨迹规划框架,在生成三维无碰撞轨迹的同时,将复杂的动力学因素考虑在内。该框架包含三个阶段,第一阶段为信息输入输出层;第二阶段中,通过C空间高效的RRT-Connect算法,获得一个无碰撞路径,然后对路径进行修剪与光滑操作;第三阶段中,通过动力学优化器,将第二阶段规划好的路径优化成动力学可执行轨迹。最后,通过实验,证明了在复杂障碍环境中,本文所提轨迹规划方法的高效性和实用性。 展开更多

关键词 工业机器人 动力学 集成轨迹规划框架 rrt-connect算法

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改进RRT-Connect与DWA算法的巡检机器人路径规划研究 被引量：1

12

作者 罗征志 韩怡可 +1 位作者 张鑫 邹宇博 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第15期344-354,共11页

针对传统RRT-Connect算法在密集复杂环境中路径规划效率低、动态避障效果差等问题,提出一种改进RRT-Connect与DWA融合算法。该算法通过改进采样策略、动态步长优化和碰撞检测引导随机树生长;在随机树中采用贪心策略和角度约束优化路径... 针对传统RRT-Connect算法在密集复杂环境中路径规划效率低、动态避障效果差等问题,提出一种改进RRT-Connect与DWA融合算法。该算法通过改进采样策略、动态步长优化和碰撞检测引导随机树生长;在随机树中采用贪心策略和角度约束优化路径。基于巡检机器人建立运动学模型,通过速度采样空间生成轨迹簇;建立模糊逻辑系统自适应调整DWA算法评价函数的权重系数,将全局最优路径点融入DWA算法中实现全局最优路径和实时避障。仿真结果表明,在油气站场密集复杂环境中,改进RRT-Connect算法较传统算法路径缩短约27.09%,平滑度提高约84.6%,碰撞距离提高约18.75%;改进融合算法路径减少约2.97%,平滑度提高约78.8%,碰撞距离提高约30.6%,验证了提出算法的有效性。 展开更多

关键词 路径规划 改进rrt-connect算法 DWA算法 融合算法

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应用改进RRT_Connect算法的移动机器人路径规划

13

作者 史小旭 张烈平 +2 位作者 唐柳 董路熙 彭建盛 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期111-119,共9页

针对复杂未知环境下的移动机器人路径规划问题,提出一种优化已搜索节点和已规划部分路径的改进RRT_Connect算法。算法引入了终点和已搜索节点目标偏向策略,该策略在随机采样函数中引入终点和已搜索节点偏向概率基准值,使随机采样点按随... 针对复杂未知环境下的移动机器人路径规划问题,提出一种优化已搜索节点和已规划部分路径的改进RRT_Connect算法。算法引入了终点和已搜索节点目标偏向策略,该策略在随机采样函数中引入终点和已搜索节点偏向概率基准值,使随机采样点按随机概率设定为终点或已搜索节点;通过筛选有效新节点和一定范围内邻节点的父节点,优化路径规划成本,使规划路径趋于平滑。仿真结果表明,提出的改进RRT_Connect算法所规划的路径在平均转弯次数、平均规划路径长度和平均规划成功率等指标较改进前更优。 展开更多

关键词 rrt_connect算法 移动机器人 路径规划 目标偏向策略

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一种基于逆向求解的双机吊装动作规划方法

14

作者 王欣 易怀军 +2 位作者 吴迪 王殿龙 孙吉胜 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期134-141,共8页

两台起重机协同吊装中由于起重机间的协同关系增加了其动作规划的复杂度,特别是起重机与被吊物间位置关系(即单封闭链结构)及起重机行走转弯时的非完整运动学约束易导致规划效率低、规划动作序列不优等问题.针对双机吊装系统中的单封闭... 两台起重机协同吊装中由于起重机间的协同关系增加了其动作规划的复杂度,特别是起重机与被吊物间位置关系(即单封闭链结构)及起重机行走转弯时的非完整运动学约束易导致规划效率低、规划动作序列不优等问题.针对双机吊装系统中的单封闭链及非完整运动学约束问题,采用逆向求解的思路,以被吊物及起重机下车为驱动的构建方法,从被吊物的角度来建立双机吊装系统模型,并将位姿变量分为主动、被动变量,对于主动变量采用改进RRT-Connect++算法规划得到,再求解封闭链方程得到被动变量.最后用两个案例分析验证了该求解思路的可行性和规划的高效性. 展开更多

关键词 动作规划 双机吊装 单封闭链约束 非完整运动学约束 改进 rrt-connect++算法

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