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LSDA-APF:A Local Obstacle Avoidance Algorithm for Unmanned Surface Vehicles Based on 5G Communication Environment
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作者 Xiaoli Li Tongtong Jiao +2 位作者 Jinfeng Ma Dongxing Duan Shengbin Liang 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第1期595-617,共23页
In view of the complex marine environment of navigation,especially in the case of multiple static and dynamic obstacles,the traditional obstacle avoidance algorithms applied to unmanned surface vehicles(USV)are prone ... In view of the complex marine environment of navigation,especially in the case of multiple static and dynamic obstacles,the traditional obstacle avoidance algorithms applied to unmanned surface vehicles(USV)are prone to fall into the trap of local optimization.Therefore,this paper proposes an improved artificial potential field(APF)algorithm,which uses 5G communication technology to communicate between the USV and the control center.The algorithm introduces the USV discrimination mechanism to avoid the USV falling into local optimization when the USV encounter different obstacles in different scenarios.Considering the various scenarios between the USV and other dynamic obstacles such as vessels in the process of performing tasks,the algorithm introduces the concept of dynamic artificial potential field.For the multiple obstacles encountered in the process of USV sailing,based on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea(COLREGS),the USV determines whether the next step will fall into local optimization through the discriminationmechanism.The local potential field of the USV will dynamically adjust,and the reverse virtual gravitational potential field will be added to prevent it from falling into the local optimization and avoid collisions.The objective function and cost function are designed at the same time,so that the USV can smoothly switch between the global path and the local obstacle avoidance.The simulation results show that the improved APF algorithm proposed in this paper can successfully avoid various obstacles in the complex marine environment,and take navigation time and economic cost into account. 展开更多
关键词 Unmanned surface vehicles local obstacle avoidance algorithm artificial potential field algorithm path planning collision detection
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Path Planning for AUVs Based on Improved APF-AC Algorithm
2
作者 Guojun Chen Danguo Cheng +2 位作者 Wei Chen Xue Yang Tiezheng Guo 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2024年第3期3721-3741,共21页
With the increase in ocean exploration activities and underwater development,the autonomous underwater vehicle(AUV)has been widely used as a type of underwater automation equipment in the detection of underwater envir... With the increase in ocean exploration activities and underwater development,the autonomous underwater vehicle(AUV)has been widely used as a type of underwater automation equipment in the detection of underwater environments.However,nowadays AUVs generally have drawbacks such as weak endurance,low intelligence,and poor detection ability.The research and implementation of path-planning methods are the premise of AUVs to achieve actual tasks.To improve the underwater operation ability of the AUV,this paper studies the typical problems of path-planning for the ant colony algorithm and the artificial potential field algorithm.In response to the limitations of a single algorithm,an optimization scheme is proposed to improve the artificial potential field ant colony(APF-AC)algorithm.Compared with traditional ant colony and comparative algorithms,the APF-AC reduced the path length by 1.57%and 0.63%(in the simple environment),8.92%and 3.46%(in the complex environment).The iteration time has been reduced by approximately 28.48%and 18.05%(in the simple environment),18.53%and 9.24%(in the complex environment).Finally,the improved APF-AC algorithm has been validated on the AUV platform,and the experiment is consistent with the simulation.Improved APF-AC algorithm can effectively reduce the underwater operation time and overall power consumption of the AUV,and shows a higher safety. 展开更多
关键词 PATH-PLANNING autonomous underwater vehicle ant colony algorithm artificial potential field bio-inspired neural network
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NOVEL APPROACH FOR ROBOT PATH PLANNING BASED ON NUMERICAL ARTIFICIAL POTENTIAL FIELD AND GENETIC ALGORITHM 被引量:2
3
作者 WANG Weizhong ZHAO Jie GAO Yongsheng CAI Hegao 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第3期340-343,共4页
为没有碰撞的路径计划 multipledegree-of-freedom (DOF ) 的一条新奇途径在复杂环境明白表示机器人被建议。基于视觉邻居点(VNP ) ,第一,一块数字人工的潜在的地在 Cartesianspace 被构造,它为机器人关节的运动提供启发式的信息,... 为没有碰撞的路径计划 multipledegree-of-freedom (DOF ) 的一条新奇途径在复杂环境明白表示机器人被建议。基于视觉邻居点(VNP ) ,第一,一块数字人工的潜在的地在 Cartesianspace 被构造,它为机器人关节的运动提供启发式的信息,到目标的有效距离和运动方向。第二,一个基因算法,与启发式的规则结合了,在联合空间被使用决定一系列连续配置 piecewisefrom 起始的配置直到目标,配置被达到。模拟证明方法不能仅仅在路径与复杂障碍在环境计划明白表示的机器人上处理问题,而且改进路径计划的效率和质量。 展开更多
关键词 机器人 遗传算法 路径规划 人工潜能 多自由度
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Mobile robot path planning method combined improved artificial potential field with optimization algorithm 被引量:1
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作者 赵杰 Yu Zhenzhong Yan Jihong Gao Yongsheng Chen Zhifeng 《High Technology Letters》 EI CAS 2011年第2期160-165,共6页
关键词 机器人路径规划 优化算法 人工势场 移动 信赖域算法 采样周期 动态障碍物 目标位置
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基于改进APF-FMT^(*)的农业机器人路径规划算法
5
作者 张亚莉 莫振杰 +2 位作者 田昊鑫 兰玉彬 王林琳 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期408-415,共8页
【目的】解决农业机器人在复杂农业环境下全局路径规划耗时过长、路径最优解求解困难的问题。【方法】提出一种基于改进人工势场法的快速行进树算法(APF-FMT^(*))。首先,在引力势场中引入相对距离,根据与目标点的距离改变引力大小,克服... 【目的】解决农业机器人在复杂农业环境下全局路径规划耗时过长、路径最优解求解困难的问题。【方法】提出一种基于改进人工势场法的快速行进树算法(APF-FMT^(*))。首先,在引力势场中引入相对距离,根据与目标点的距离改变引力大小,克服了人工势场法距离目标点过远时引力过大的问题;然后,将FMT^(*)算法与改进人工势场法相结合,采用三阶B样条曲线对路径进行平滑处理;最后,建立3个农业工作地图进行仿真试验。【结果】仿真结果表明,与FMT^(*)、RRT^(*)和Informed-RRT^(*)3种算法对比,在地图Map1和Map2中,APF-FMT^(*)都能快速找到良好的解,且随样本数量增加获得的路径解得到改善,搜索时间比其他3种算法减少45%以上;在有狭小通道的Map3中,APF-FMT^(*)、FMT^(*)搜索时间比RRT^(*)和Informed-RRT^(*)减少75%以上,并且获得更好的解。【结论】本研究提出的APF-FMT^(*)算法不仅克服了FMT^(*)算法冗余探索问题,还有效地解决了人工势场法目标点不可达的问题,提高了农业机器人路径规划效率和作业安全性。 展开更多
关键词 路径规划 农业机器人 人工势场法 FMT^(*)算法
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基于APF-LSTM-DDPG算法的移动机器人局部路径规划
6
作者 李永迪 李彩虹 +3 位作者 张耀玉 张国胜 周瑞红 梁振英 《山东理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期33-41,共9页
针对深度强化学习算法存在训练时间长、收敛速度慢的问题,将深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法和人工势场(artifical potential field,APF)法相融合,引入长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经... 针对深度强化学习算法存在训练时间长、收敛速度慢的问题,将深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法和人工势场(artifical potential field,APF)法相融合,引入长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络结构,提出了APF-LSTM-DDPG算法。首先在DDPG算法中添加LSTM,通过记忆单元和遗忘单元将奖励较高的样本优先学习,使模型更快地收敛;其次引入人工势场法,设计相应势场函数,解决环境奖励稀疏的缺点,加速模型收敛进程;然后通过人工势场法修正算法的动作选择,缩短路径长度;最后在机器人仿真平台(robot operating system,ROS)中搭建不同障碍物环境对算法进行了仿真验证。仿真结果表明,APF-LSTM-DDPG算法在搭建的仿真环境中训练时平均奖励能够更快地稳定,提高了算法的成功率并减少了规划路径中的冗余。 展开更多
关键词 深度确定性策略梯度算法 人工势场法 长短期记忆 移动机器人 局部路径规划
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改进的APF算法在采摘机械手运动规划中的应用
7
作者 姚国林 王合闯 《机床与液压》 北大核心 2023年第23期65-72,共8页
针对六连杆采摘机械手运动规划的实时性,基于传统的人工势场(APF)算法,提出改进的人工势场(IAPF)优化算法。采用初等变换序列方法对机械手进行运动学建模,运用该模型可方便地得到机械手上各点相对于基底坐标系的雅可比矩阵。IAPF算法在... 针对六连杆采摘机械手运动规划的实时性,基于传统的人工势场(APF)算法,提出改进的人工势场(IAPF)优化算法。采用初等变换序列方法对机械手进行运动学建模,运用该模型可方便地得到机械手上各点相对于基底坐标系的雅可比矩阵。IAPF算法在APF算法原有的引力势场计算模型的基础上,加入了Sigmoid函数,以使得路径规划算法收敛,在斥力势场中引入了反S的Sigmoid函数,防止出现斥力爆炸现象。IAPF算法避免了传统算法的局部最小缺陷和目标不可达问题,同时有效地减少机械手运动规划的计算时间和关节误差。并通过实验验证了所提优化算法在采摘机械手避障运动规划中的实时性和准确性。 展开更多
关键词 采摘机械手 运动规划 人工势场算法 无碰撞
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Ant Colony Optimization with Potential Field Based on Grid Map for Mobile Robot Path Planning 被引量:4
8
作者 陈国良 刘杰 张钏钏 《Journal of Donghua University(English Edition)》 EI CAS 2016年第5期764-767,共4页
For the mobile robot path planning under the complex environment,ant colony optimization with artificial potential field based on grid map is proposed to avoid traditional ant colony algorithm's poor convergence a... For the mobile robot path planning under the complex environment,ant colony optimization with artificial potential field based on grid map is proposed to avoid traditional ant colony algorithm's poor convergence and local optimum.Firstly,the pheromone updating mechanism of ant colony is designed by a hybrid strategy of global map updating and local grids updating.Then,some angles between the vectors of artificial potential field and the orientations of current grid are introduced to calculate the visibility of eight-neighbor cells of cellular automata,which are adopted as ant colony's inspiring factor to calculate the transition probability based on the pseudo-random transition rule cellular automata.Finally,mobile robot dynamic path planning and the simulation experiments are completed by this algorithm,and the experimental results show that the method is feasible and effective. 展开更多
关键词 mobile robot path planning grid map artificial potential field ant colony algorithm
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结合APF和改进DDQN的动态环境机器人路径规划方法 被引量:1
9
作者 孙传禹 张雷 +1 位作者 辛山 刘悦 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2023年第9期1940-1946,共7页
针对动态环境的机器人路径规划,人工势场法(APF)易陷入局部最小陷阱;强化学习深度双重Q网络(DDQN)算法存在盲目探索过多、收敛较慢和规划路径不平滑的问题,本文提出一种基于人工势场法和改进DDQN的动态环境机器人路径规划算法(PF-IDDQN)... 针对动态环境的机器人路径规划,人工势场法(APF)易陷入局部最小陷阱;强化学习深度双重Q网络(DDQN)算法存在盲目探索过多、收敛较慢和规划路径不平滑的问题,本文提出一种基于人工势场法和改进DDQN的动态环境机器人路径规划算法(PF-IDDQN).首先,将人工势场法引入改进DDQN以获取初始全局环境信息,并对奖励模块进行优化;其次,在算法状态集中增加4个方向因素,以提高规划路径的平滑度;最后,进行了动态环境下的训练仿真.结果表明,机器人在动态环境中可以在有限探索次数内到达目标位置,验证了本文算法的有效性. 展开更多
关键词 人工势场法 改进DDQN算法 路径规划 动态环境
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基于DAPF与EACO算法的无人机博弈策略
10
作者 严航 付兴建 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2023年第6期26-32,共7页
针对双方无人机之间的动态对抗博弈问题,提出了动态人工势场法(dynamic artificial potential field method,DAPF)和精英蚁群优化(elite ant colony optimization,EACO)算法相结合的求解方法。首先,采用动态人工势场法,以敌我双方无人... 针对双方无人机之间的动态对抗博弈问题,提出了动态人工势场法(dynamic artificial potential field method,DAPF)和精英蚁群优化(elite ant colony optimization,EACO)算法相结合的求解方法。首先,采用动态人工势场法,以敌我双方无人机作为博弈的局中人,构建双方无人机动态对抗博弈模型。其次,提出精英蚁群算法,计算双方博弈的纳什均衡策略。该算法引入对立学习和划分精英蚂蚁加快算法收敛速度,并引入遗传算法中的变异操作以避免局部最优值的问题。最后,仿真验证了所提方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 无人机 动态人工势场法 对抗博弈 精英蚁群算法
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改进APF-Informed-RRT*融合算法的无人机航迹规划
11
作者 盛春红 范珈铭 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第6期1-7,共7页
近几十年,渐近最优快速搜索随机树(RRT*)算法受到广泛关注。为了解决其收敛速度慢、生成路径代价高的问题,提出一种改进APF(Artificial Potential Field)-Informed-RRT*融合算法进行无人机航迹规划。该算法结合Informed采样策略,将随机... 近几十年,渐近最优快速搜索随机树(RRT*)算法受到广泛关注。为了解决其收敛速度慢、生成路径代价高的问题,提出一种改进APF(Artificial Potential Field)-Informed-RRT*融合算法进行无人机航迹规划。该算法结合Informed采样策略,将随机点约束在椭圆空间内,提高搜索效率。当新算法找到最近节点后,引入改进APF生成高质量的新节点。目标点及随机采样点对生长树的最近节点产生吸引力,障碍物对其产生排斥力,然后将合力方向作为随机树生长方向,解决局部最小值的问题,大大缩短了收敛时间。将该算法与RRT*,Informed-RRT*算法进行比较,结果表明了新算法的优越性和有效性。 展开更多
关键词 快速搜索随机树 Informed采样策略 人工势场 航迹规划
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改进A^(*)算法和人工势场法的路径规划
12
作者 余翔 姜陈 +1 位作者 段思睿 邓千锐 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期782-794,共13页
A^(*)算法存在折线路径多和搜索节点多的问题,人工势场(artificial potential field,APF)法存在局部最优和不可到达的问题,针对两种算法存在的问题进行了研究。利用欧氏距离与投影距离提出一种新的混合式启发函数,依据该函数对A^(*)算... A^(*)算法存在折线路径多和搜索节点多的问题,人工势场(artificial potential field,APF)法存在局部最优和不可到达的问题,针对两种算法存在的问题进行了研究。利用欧氏距离与投影距离提出一种新的混合式启发函数,依据该函数对A^(*)算法的流程进行改进,减少A^(*)算法的搜索节点,提高搜索效率。利用新A^(*)算法生成的最优节点作为APF算法的局部目标点,辅助机器人摆脱局部最优点;通过加入机器人和目标点的位置关系改进势场函数,修改斥力的增益,优化斥力的生成方向。在改进的基础上将两种算法融合提出一种新的算法,利用APF法的势场函数引导A^(*)算法的搜索。从路径长度、避障效果、迭代次数对改进算法进行对比分析,仿真结果表明,提出的改进算法搜索效率高,实现避障的同时保证计算的路径最优。 展开更多
关键词 apf算法 A^(*)算法 路径规划 引力势场 斥力势场
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室内环境下改进的混合路径规划算法
13
作者 徐淑萍 杨定哲 +1 位作者 闫索遥 杨帆 《西安工业大学学报》 CAS 2024年第2期232-243,共12页
为了解决室内非结构化复杂环境下的机器人在路径规划时常常出现目标点不可达、规划过程产生折角偏移、规划过程无法及时规避动态障碍物等问题,提出一种改进的混合室内路径规划算法。该算法将改进的全局路径规划与改进的局部路径规划算... 为了解决室内非结构化复杂环境下的机器人在路径规划时常常出现目标点不可达、规划过程产生折角偏移、规划过程无法及时规避动态障碍物等问题,提出一种改进的混合室内路径规划算法。该算法将改进的全局路径规划与改进的局部路径规划算法相融合。首先,优化传统A-Star算法的启发因子,减少搜索范围和节点,再通过角平分线切点法对传统A-Star算法进行平滑处理。其次,综合路径与环境信息,采用改进的人工势场算法进行局部路径规划,通过修正斥力场参数来解决目标点不可达问题,同时构造了动态的势力场函数,使其具备决解决动态障碍物的能力。最后,对混合算法进行实际环境的路径规划实验,比起传统的混合算法文中提出的混合算法在路径规划长度上减少11.4%,运行时间减少11.1%,少经过34个冗余节点,结果表明该融合算法可以有效解决室内非结构化复杂的路径规划问题。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划技术 A-STAR算法 人工势场算法 自主避障 计算机控制
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基于AIS轨迹和改进蚁群算法的船舶航线规划方法
14
作者 陈林春 郝永志 《武汉船舶职业技术学院学报》 2024年第1期87-92,共6页
在保证船舶航线安全的前提下,以最短航程为目标,提出基于AIS轨迹和改进蚁群算法的船舶航线规划方法。对船舶AIS数据进行预处理,去除船舶AIS数据中的冗余数据,完成船舶AIS数据提纯;采用基于粒子群与K均值混合聚类算法的核心转向点筛选与... 在保证船舶航线安全的前提下,以最短航程为目标,提出基于AIS轨迹和改进蚁群算法的船舶航线规划方法。对船舶AIS数据进行预处理,去除船舶AIS数据中的冗余数据,完成船舶AIS数据提纯;采用基于粒子群与K均值混合聚类算法的核心转向点筛选与识别方法,筛选并识别船舶AIS数据中船舶航线核心转向点数据;通过基于改进蚁群算法的航线规划方法,以核心转向点数据为基础,构建航线网络,在此网络中,通过人工势场法对蚁群算法进行改进,对船舶航线进行寻优,实现船舶航线规划。经实验验证,本文方法能够规划出安全合理的船舶航线。 展开更多
关键词 AIS轨迹 改进蚁群算法 航线规划 粒子群 人工势场法
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基于人工势场算法和RRT算法的多无人机路径规划
15
作者 朱新宇 李宜桐 《自动化应用》 2024年第5期1-4,共4页
为了解决在城市和山区复杂环境中的多无人机任务分配及路径规划问题,提出了一种基于人工势场算法和RRT融合算法的多无人机协同路径规划方法。基于人工势场算法基础优化斥力函数,加入机间斥力因子,实现了协同避撞。引入RRT算法进行拓展搜... 为了解决在城市和山区复杂环境中的多无人机任务分配及路径规划问题,提出了一种基于人工势场算法和RRT融合算法的多无人机协同路径规划方法。基于人工势场算法基础优化斥力函数,加入机间斥力因子,实现了协同避撞。引入RRT算法进行拓展搜索,解决了无人机陷入局部极值点时单一人工势场算法目标不可达的问题。通过三维路径规划仿真实验和算法对比实验验证该方法的可行性,结果表明,融合路径规划算法可以在约束条件下找到全局最优路径。 展开更多
关键词 路径规划 无人机 人工势场算法 随机树算法
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一种AAPF算法及其在多机器人路径规划中的应用 被引量:4
16
作者 高巍 赵海 +1 位作者 罗桂兰 宋纯贺 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期644-647,共4页
研究了多移动机器人系统中的路径规划问题,提出一种自适应人工势场算法AAPF.通过引入自适应滑动策略,克服了基本APF算法容易陷入局部极值的问题;通过引入自适应退避策略,解决了多机器系统路径规划中的避碰问题.将AAPF算法应用到多机器... 研究了多移动机器人系统中的路径规划问题,提出一种自适应人工势场算法AAPF.通过引入自适应滑动策略,克服了基本APF算法容易陷入局部极值的问题;通过引入自适应退避策略,解决了多机器系统路径规划中的避碰问题.将AAPF算法应用到多机器人系统的路径规划问题中,仿真实验证明了AAPF算法的有效性. 展开更多
关键词 移动多机器人系统 路径规划 人工势场 自适应避碰 自适应滑动
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基于APFIGA的全方位机器人多障碍区路径规划研究 被引量:2
17
作者 蒋林 赵杰 +1 位作者 闫继宏 陈新元 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期68-73,共6页
为解决机器人在多障碍区的路径规划问题,提出了一种基于由遗传算法改进的人工势场法(APFIGA)的全方位移动操作机器人路径规划方法。该规划方法通过在可穿越的障碍区添加障碍物穿越系数来鼓励机器人走捷径,进而提高其路径优化能力;... 为解决机器人在多障碍区的路径规划问题,提出了一种基于由遗传算法改进的人工势场法(APFIGA)的全方位移动操作机器人路径规划方法。该规划方法通过在可穿越的障碍区添加障碍物穿越系数来鼓励机器人走捷径,进而提高其路径优化能力;利用当前点邻域内势场强度信息,结合遗传算法确定全方位移动操作机器人的运动方向及速度,并引入机器人速度及移动障碍物速度的影响,得出势场强度下降最快的路径,提高方法的动态环境规划能力。该方法能克服机器人在障碍物附近易于抖动的现象,通过在斥力势中添加与目标距离成正比的系数项解决目标不可达问题,并利用填平势场跳出局部极小。仿真与实物实验结果验证了所提出路径规划方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 全方位移动操作机器人 由遗传算法改进的人工势场法(apfIGA) 穿越系数 人工势场(apf) 遗传算法
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基于改进人工势场法的多智能体编队避障
18
作者 李科宇 杨尚志 +2 位作者 张刚 陈跃华 苏雪华 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第1期168-177,共10页
针对随机障碍物环境下的多智能体编队避障问题,提出一种灰狼优化算法与人工势场法相结合的多智能体编队避障方法。首先,使用改进收敛因子的灰狼优化算法进行参数寻优,提升全局寻优能力,解决人工势场法中引力和斥力增益系数的经验取值存... 针对随机障碍物环境下的多智能体编队避障问题,提出一种灰狼优化算法与人工势场法相结合的多智能体编队避障方法。首先,使用改进收敛因子的灰狼优化算法进行参数寻优,提升全局寻优能力,解决人工势场法中引力和斥力增益系数的经验取值存在局限性和编队系统避障速度慢的问题。其次,基于领航跟随法的编队结构,采取动态队形变换避障策略,解决编队过程中灵活性较差的问题。最后,设计编队效率函数,用于评估和验证避障过程中队形的稳定性和编队系统对环境的适应性。仿真结果表明,与其他人工势场法相比,使用所提方法进行编队避障后,收敛速度更快,队形更稳定,编队系统对环境的适应性更强。 展开更多
关键词 多智能体编队避障 人工势场法 灰狼优化算法 动态队形变换
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多移动机器人混合避障算法的编队策略
19
作者 刘福琳 李庆鑫 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期726-734,共9页
针对多移动机器人系统在未知静态障碍物环境下的编队避障问题,提出了一种多移动机器人混合避障算法的编队策略,使多移动机器人系统在整个运行过程中保证系统内不发生碰撞,并且在未知静态障碍物环境中能最大程度地保持队形进行有效避障,... 针对多移动机器人系统在未知静态障碍物环境下的编队避障问题,提出了一种多移动机器人混合避障算法的编队策略,使多移动机器人系统在整个运行过程中保证系统内不发生碰撞,并且在未知静态障碍物环境中能最大程度地保持队形进行有效避障,以及能够在较短时间到达指定目标点。该编队策略基于领航跟随法和人工势场法,将系统内机器人划分为领航机器人及跟随机器人,并根据各自角色任务的差异,对其采用了不同改进方法的人工势场法进行避障,形成一种混合避障算法,其中针对领航机器人提出了LAPF(leader artificial potential field)避障算法,该算法改进了传统人工势场法的斥力函数,解决了传统人工势场法极易陷入局部极值困境的问题,并有效缩短了避障过程所用时间。为保证整个系统运行过程及避障行为之后能够恢复队形保持系统稳定性,该编队策略利用一致性模型控制机器人的速度,使领航机器人与跟随机器人的状态趋于一致,进而保持队形。仿真结果验证了LAPF算法及该多移动机器人混合避障算法编队策略的有效性。 展开更多
关键词 多移动机器人 一致性编队 领航跟随法 人工势场法 避障
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复杂环境下基于改进Informed RRT*的无人机路径规划算法
20
作者 刘文倩 单梁 +2 位作者 张伟龙 刘成林 马强 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期511-524,共14页
针对无人机在复杂环境中进行路径规划时,快速搜索随机树(RRT)算法易出现规划时间长、路径冗余、狭窄空间中易陷入局部约束导致规划失败的问题,提出一种改进的Informed RRT*算法.首先,引入人工势场法使采样点按照势场下降的方式向目标点... 针对无人机在复杂环境中进行路径规划时,快速搜索随机树(RRT)算法易出现规划时间长、路径冗余、狭窄空间中易陷入局部约束导致规划失败的问题,提出一种改进的Informed RRT*算法.首先,引入人工势场法使采样点按照势场下降的方式向目标点移动,以提高RRT树扩展的目的性和方向性.然后,考虑随机树在扩展过程中全局环境的复杂度,引入自适应步长调整策略以增加随机树在无障碍环境下的扩展速度,并在随机树扩展的过程中加入相关约束条件以确保生成路径的可行性.在找到第一条可达路径后,采用变化的椭圆或椭球采样域限制采样点选取和自适应步长的扩展范围,加快算法收敛到渐进最优的速度.最后,在复杂二维和三维环境下进行传统算法和改进算法的对比实验,仿真分析表明:改进算法可以在很少的迭代次数下找到更优的初始路径,更快地锁定椭圆或椭球采样域,从而给路径优化留出更多时间,算法规划效果更好. 展开更多
关键词 路径规划 Informed RRT* 人工势场法 自适应步长 椭圆采样域
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