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基于强化学习的扑翼飞行器路径规划算法 被引量：9
1
作者 王思鹏 杜昌平 郑耀 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期851-860,共10页
针对扑翼飞行器机动性能弱的问题,提出一种在未知环境下示教学习辅助的强化学习局部路径规划算法(IL-PPO2).首先,基于扑翼飞行器的受限视角的双目感知系统,提出一种心形避障算法,降低避障时对扑翼飞行器控制精度的要求,提高避障鲁棒性;... 针对扑翼飞行器机动性能弱的问题,提出一种在未知环境下示教学习辅助的强化学习局部路径规划算法(IL-PPO2).首先,基于扑翼飞行器的受限视角的双目感知系统,提出一种心形避障算法,降低避障时对扑翼飞行器控制精度的要求,提高避障鲁棒性;其次,根据心形避障算法的特性,提出一种U型障碍的避障策略;最后,提出一种示教学习辅助的强化学习局部路径规划算法,将心形避障算法与局部路径规划算法相结合,实现扑翼飞行器的局部路径规划.仿真结果表明:与TD3fD强化学习算法相比,IL-PPO2算法能够缩短模型训练时间,路径规划效率与成功率明显高于TD3fD算法;与动态窗口法(DWA)相比,IL-PPO2算法能够提高路径规划的成功率,并且有效融合心形算法,提高路径的平滑程度. 展开更多
关键词 扑翼飞行器 局部避障 u型障碍 专家系统 强化学习 路径平滑
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改进蚁群算法在移动机器人轨迹规划中的应用研究 被引量：5
2
作者 李雪 金昕 郑先鹏 《赤峰学院学报（自然科学版）》 2019年第11期103-106,共4页
针对蚁群算法在移动机器人路径规划时会出现收敛速度慢、全局搜索空间大、时间长、效率低、易陷入局部最优解和出现死锁现象等问题,提出了一种改进的蚁群算法.在静态已知环境的条件下利用栅格法建立模型,基于传统蚁群算法的基础上,采用... 针对蚁群算法在移动机器人路径规划时会出现收敛速度慢、全局搜索空间大、时间长、效率低、易陷入局部最优解和出现死锁现象等问题,提出了一种改进的蚁群算法.在静态已知环境的条件下利用栅格法建立模型,基于传统蚁群算法的基础上,采用精英选择的方法加快收敛速度、自适应改变挥发系数来使初始时刻的蚁群搜索能力加强、范围扩大,避免陷入局部最优解;针对U型障碍物,提出了丢弃陷入死锁中的蚂蚁.通过仿真结果可以得到改进后的蚁群算法能够快速地搜索到最优路径,与传统蚁群算法以及改进的蚁群算法相比较,具有良好的路径寻优的能力和避障性能. 展开更多
关键词 移动机器人 轨迹规划 改进蚁群算法 精英选择 自适应 u型障碍
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结合预测和模糊控制的移动机器人路径规划 被引量：19
3
作者 郭娜 李彩虹 +2 位作者 王迪 张宁 刘国名 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第8期104-109,共6页
针对移动机器人在复杂未知环境下运行时易出现局部死锁和路径冗余的问题,提出了一种结合预测和模糊控制的局部路径规划方法,并对规划过程中出现的问题提出了解决策略。将普通避障行为与沿墙走行为融合为一个模糊控制器,通过内部规则实... 针对移动机器人在复杂未知环境下运行时易出现局部死锁和路径冗余的问题,提出了一种结合预测和模糊控制的局部路径规划方法,并对规划过程中出现的问题提出了解决策略。将普通避障行为与沿墙走行为融合为一个模糊控制器,通过内部规则实现行为交替。针对模糊控制方法存在多U型障碍物的死锁问题,提出了累加转角和的判断方法,帮助机器人逃脱死锁状态。加入陷阱预测机制,使机器人能在一定程度上克服传感器测量范围的局限性,预测前方是否可行并做出决策,减少冗余路段。设计了基于人工势场法的有限状态机,解决了因障碍物对称而无法确定方向所产生的路径冗余。在MATLAB平台中进行了仿真测试,验证了所设计方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 移动机器人 局部路径规划 模糊控制 陷阱预测机制 多u型障碍物 有限状态机
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基于改进人工势场法电力巡检无人机航迹规划 被引量：11
4
作者 苗东东 吕品 +1 位作者 王庆 徐海明 《计算机与数字工程》 2021年第11期2260-2265,共6页
论文中结合无人机在电力巡检中的应用以及无人机巡线的方式,引入了理想巡检路径,提出了一种基于人工势场的无人机航迹规划避障的改进算法;根据电力巡检无人机的应用场景对势函数进行了调整,并且引入无人机在理想航迹投影点的引力场,当... 论文中结合无人机在电力巡检中的应用以及无人机巡线的方式,引入了理想巡检路径,提出了一种基于人工势场的无人机航迹规划避障的改进算法;根据电力巡检无人机的应用场景对势函数进行了调整,并且引入无人机在理想航迹投影点的引力场,当无人机陷入U型障碍物时调整无人机对障碍物感知的范围,使无人机摆脱U型障碍物。该改进算法不仅可以提高无人机巡线的效率,也可以解决部分局部极小问题。最后通过二维平面轨迹规划问题的数学仿真,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 人工势场 四旋翼无人机 电力巡线 理想航迹 u型障碍物
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融合模拟电势场的改进人工势场法研究 被引量：8
5
作者 唐嘉宁 潘蓉 +2 位作者 周思达 王文豪 邹汝平 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第12期69-73,共5页
针对现有人工势场法在遇到部分典型连续型障碍(U型、L型、一字型等)时,容易陷入局部最小值且无法逃离的问题,借鉴电势场的数学模型,在现有的人工势场法中加入了模拟等势线的概念,重新定义了典型连续型障碍物的斥力场函数,提出了基于模... 针对现有人工势场法在遇到部分典型连续型障碍(U型、L型、一字型等)时,容易陷入局部最小值且无法逃离的问题,借鉴电势场的数学模型,在现有的人工势场法中加入了模拟等势线的概念,重新定义了典型连续型障碍物的斥力场函数,提出了基于模拟等势线的改进人工势场法,有效解决了逃离局部最小值的问题,并将该方法应用于无人机的航迹规划。通过仿真实验验证了改进算法的合理性,在保障人工势场法速度快、实现简单等优点的同时,解决了人工势场法在无人机面对连续型障碍时规划航迹存在不可行的问题。 展开更多
关键词 无人机 u型障碍物 L型障碍物 人工势场法 航迹规划
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储罐检测爬壁机器人全遍历路径规划 被引量：7
6
作者 唐东林 龙再勇 +2 位作者 汤炎锦 潘峰 游传坤 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期162-171,共10页
针对爬壁机器人难以在储罐外壁实现全遍历检测的问题,提出了一种基于滚动窗口的优先级启发式路径规划算法。在滚动的可视窗口内基于栅格地图进行环境建模,利用优先级启发式算法在滚动的规划窗口内实现对遍历路径的搜索;针对环境中存在U... 针对爬壁机器人难以在储罐外壁实现全遍历检测的问题,提出了一种基于滚动窗口的优先级启发式路径规划算法。在滚动的可视窗口内基于栅格地图进行环境建模,利用优先级启发式算法在滚动的规划窗口内实现对遍历路径的搜索;针对环境中存在U型障碍物的情况,进行了U型障碍物识别和U型障碍物区域直接填充;当机器人陷入死区时,采用死区逃离算法使机器人顺利逃离死区。仿真结果表明,该路径规划方法能指导爬壁机器人在未知储罐外壁环境的情况下实现高效全遍历。研究结果对提高爬壁机器人在储罐外壁的遍历效率具有一定的理论和工程意义。 展开更多
关键词 爬壁机器人 全遍历路径规划 优先级启发式算法 滚动窗口 u型障碍物 死区逃离
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U型障碍物多方向多层填充的移动机器人改进蚁群算法
7
作者 陈青桢 龚家宝 +1 位作者 于潇雁 邵宇飞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期721-728,共8页
针对传统蚁群算法在移动机器人路径规划中典型的U型障碍物死锁问题,提出了一种U型障碍物多方向多层填充的改进蚁群算法。首先证明了路径规划的最优解不会进入U型障碍物之中;其次证明了运用此多方向多层填充法在填充U型障碍物解决死锁问... 针对传统蚁群算法在移动机器人路径规划中典型的U型障碍物死锁问题,提出了一种U型障碍物多方向多层填充的改进蚁群算法。首先证明了路径规划的最优解不会进入U型障碍物之中;其次证明了运用此多方向多层填充法在填充U型障碍物解决死锁问题的同时,不会造成原有通路的阻塞,具有原通路保持性,且填充的迭代次数与迭代总时间少;之后对填充图形的迭代次数给出了理论性的判定,此填充方法不仅适用于U型障碍物还适用于其它可填充区域,且其对于可填充区域可实现完全填充;最后将此填充方法与蚁群算法结合。仿真结果表明,改进蚁群算法相比于传统蚁群算法有效率提升。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 改进蚁群算法 u型障碍物 多方向多层填充法
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基于改进人工势场法的路径规划研究 被引量：2
8
作者 谢春丽 陶天艺 李佳浩 《吉林大学学报（信息科学版）》 CAS 2023年第6期998-1006,共9页
针对传统的人工势场法在移动机器人路径规划中存在的目标不可达和局部极小值问题,提出了一种改进的人工势场法。首先,对目标点附近有障碍物时由于斥力较大,机器人难以到达目标点的问题,在势场中引入了安全距离因子,并对该参数进行了优化... 针对传统的人工势场法在移动机器人路径规划中存在的目标不可达和局部极小值问题,提出了一种改进的人工势场法。首先,对目标点附近有障碍物时由于斥力较大,机器人难以到达目标点的问题,在势场中引入了安全距离因子,并对该参数进行了优化,从而使机器人与障碍物保持合适的距离,顺利到达目标点。其次,为解决局部极小值问题,引入了局部极小值判别条件,并在触发该条件时对局部极小区域进行绕行,使机器人顺利到达目标点。仿真结果表明,改进后的算法在不同数量的障碍物地图环境下运行,有较强的鲁棒性,所提出的算法可以使机器人在U型障碍物环境中绕过局部极小值区域,成功解决了移动机器人路径规划中的局部极小值问题。 展开更多
关键词 人工势场法 移动机器人 路径规划 局部极小值 安全距离因子 u型障碍物
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基于膜计算和粒子群的煤矿移动机器人动态窗口算法研究 被引量：3
9
作者 兰世豪 韩涛 +1 位作者 黄友锐 徐善永 《工矿自动化》 北大核心 2020年第11期46-53,共8页
针对煤矿移动机器人采用传统动态窗口算法在复杂环境中规划路径时存在路径规划不合理、规划速度慢和实时性较差等问题,提出了一种基于膜计算和粒子群的煤矿移动机器人动态窗口算法。利用粒子群中的随机性和膜计算的分布式并行计算能力... 针对煤矿移动机器人采用传统动态窗口算法在复杂环境中规划路径时存在路径规划不合理、规划速度慢和实时性较差等问题,提出了一种基于膜计算和粒子群的煤矿移动机器人动态窗口算法。利用粒子群中的随机性和膜计算的分布式并行计算能力对传统动态窗口算法进行优化,将动态窗口算法中的煤矿移动机器人速度限制空间转换为坐标空间,将煤矿移动机器人的速度坐标看作粒子位置,将速度采样方式从均匀等分采样变为随机采样,并将采样粒子均匀分配到各基本膜中,利用膜间交流和膜内粒子更新机制对粒子进行评价和更新,不断迭代输出最优速度,煤矿移动机器人根据连续时间段间隔内输出的最优速度进行路径规划。仿真结果表明,该算法通过基于膜计算和粒子群算法对煤矿移动机器人的速度限制区域进行优化,提高了速度采样的随机性和规划路径的合理性;与传统动态窗口算法相比,该算法在降低规划步数和每步评价次数的同时,可缩短7%~10%的规划路径长度和9%~32%的规划时间,并可适应含U型障碍物的特殊环境。 展开更多
关键词 煤矿移动机器人 路径规划 动态窗口算法 膜计算 粒子群 MCPSO-DWA 避障 u型障碍物
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