基于转角约束的改进蚁群优化算法路径规划

针对传统蚁群优化（ACO）算法搜索路径时易陷入局部最优、路径过长、转弯角度过大等问题,提出一种基于转弯角度约束的改进ACO算法。首先,增加起始点与目标点之间区域的初始信息素浓度,以避免初期盲目搜索;然后,在启发函数中加入A^*算法的估价函数和转弯角度因子,以便在下一步选择路径长度和转角次数综合最优的节点;最后,在信息素更新部分引入狼群算法的分配原则,来加强优质种群的影响力,同时借鉴最大最小蚁群（MMAS）算法进行信息素浓度的限制,从而避免算法陷入局部最优。Matlab仿真结果表明,改进算法与传统ACO算法相比,规划出的路径长度缩短了13.7%,转弯次数减小了64.3%,累计转弯角度减少了76.7%。实验结果表明,所提改进算法能有效解决全局路径规划问题,避免了移动机器人过多的能耗损失。     

煤炭勘探及救援机器人最优路径规划研究

为了解决三维环境中的煤炭勘探及救援机器人路径规划问题,提出了一种基于改进蚁群算法的煤炭勘探及救援机器人最优路径规划方法。利用栅格法创建了三维空间环境模型,建立了煤炭勘探及救援机器人的路径规划目标函数;通过引入新的启发函数因子、节点随机选择机制、局部更新和全局更新相结合的策略分别对算法的节点转移概率设计、节点选择策略和信息素更新策略进行了优化改进。Matlab仿真结果表明,在三维空间环境模型中,传统蚁群算法和改进蚁群算法均能为煤炭勘探及救援机器人搜索出一条最优路径;在不同任务要求下,改进蚁群算法能有效缩短搜索路径长度和降低路径搜索时间,且具有较强的决策能力和较好的收敛性能。     

面向机器人全局路径规划的改进蚁群算法研究

针对基本蚁群算法在机器人路径规划过程中路径转弯角度过大、易陷入局部极小值、收敛速度慢等问题,对其进行改进。在分析机器人路径规划环境建模方法基础上,将转角启发函数引入至节点选择概率公式,以增强路径选择指向性,提高算法搜索速度;通过引入当前节点与下一节点之间的距离和下一节点与目标节点距离之和的二次方对启发函数进行改进,使得算法搜索过程更有针对性,并降低陷入局部极小值概率;提出信息素挥发因子自适应更新策略,扩大算法搜索范围,提高收敛速度;利用遗传算法的交叉操作对移动路径进行二次优化,以增强算法的寻优能力,进而以Floyd算法为基础引入路径平滑操作,减少移动路径节点。在MATLAB中与其他算法通过求解多个单模测试函数与多模测试函数进行对比,并在栅格法环境建模中进行机器人全局路径规划仿真对比实验,以验证改进算法在路径寻优速度和质量上更具优越性。仿真结果表明,改进后的蚁群算法具有一定的可行性和有效性。     

自动化机器人轨迹跟踪与路径规划技术研究

针对复杂环境自动化机器人的路径规划问题,采用改进的人工势场法与改进的A*算法进行路径规划寻优;同时,针对机器人轨迹跟踪控制问题,提出基于干扰观测器的自适应滑模控制算法。结果显示,与传统算法相比,改进后的A*算法的转弯角度减少了37.43%,路径长度减少了2.21%,为机器人提供了安全且平滑的路径,实现了全局路径优化。与传统人工势场法相比,采用改进后的人工势场法不仅使运行时间降低了59.13%,而且使路径长度减少了52.3%,既避免了在障碍物附近震荡,又绕过局部极小值陷阱区域。而基于干扰观测器构建的自适应滑膜控制算法,既能有效降低跟踪误差,又能有效提升机器人轨迹跟踪的收敛速度。因此,自动化机器人轨迹跟踪与路径规划技术研究的创新性,表现为既有效弥补了传统人工势场法的缺点与不足,又实现了自动化机器人轨迹跟踪在线估算最优增益。     

基于A*改进算法的机器人移动路径优化仿真

针对传统机器人移动路径分析方法中存在撞击率高的问题,引入A*改进算法对机器人移动路径进行优化.首先利用栅格单位搭建机器人移动环境模型,并对栅格模型进行优化处理,分别在无障碍、静态障碍以及动态障碍三种移动环境下进行路径规划,通过A*改进算法获取机器人移动原始路径.在此基础上,计算路径优化约束条件,对原始路径进行平滑优化处理,输出机器人移动路径的优化结果,完成移动路径优化.经过仿真对比实验可知,使用A*改进算法进行机器人移动路径优化,路径长度和时间均能得到减少,且撞击率和路径转弯次数也明显得到改善.     

基于方向指引的蚁群算法机器人路径规划

针对蚁群算法收敛速度慢、折点多、路径长等问题,提出了一种基于方向指引的蚁群算法。该算法通过引入向量夹角,重新构造了蚂蚁转移概率,提高了算法的收敛速度且路径长度更短;算法同时融合了插点策略,进一步对生成的路径进行优化,缩短了路径长度,减少路径折点数,使路径更加平滑。最后,经实验验证,提出的算法在收敛次数和路径折点数方面有明显优化效果。在仿真栅格地图中,平均收敛次数减少了68%,路径平均折点数减少了42%,平均路径长度减少了8%。     

基于A*改进算法的四向移动机器人路径搜索研究

在由栅格法构建的环境地图中,利用A*算法进行路径搜索时存在搜索范围广、搜索速度慢、路径曲折等问题.针对栅格地图及具有四向移动机器人的特点,从搜索方向、启发函数构建、机器人加减速以及转向成本等几个方面对A*算法进行研究和改进,提出一种基于启发信息的扩展节点算法,降低偏离最佳路径节点的扩展数量.改进后的A*算法平均可降低67.1%的搜索面积、49.2%的计算时长、24.9%的路径成本及减少51.1%的转向次数,提高了路径的搜索速度和平滑度.     

融合环境信息和运动约束的改进A*算法研究

标准A*算法存在着无法考虑移动机器人运动特性及处理后的路径不利于移动机器人运动等问题。针对这一问题提出了一种新改进A*算法,通过环境信息引入障碍物权重系数来改进算法的启发函数并进行全局路径规划;优化搜索节点的选取方式和设定障碍物与路径之间的安全距离;基于对移动机器人的运动特性的考虑优化其路径,并在不同环境地图中与其他算法进行仿真实验对比分析。相关实验表明：基于新改进A*算法规划的路径始终与障碍物保持一定的安全距离;改进A*算法在时间上相比标准A*算法平均减少了80%,路径长度平均减少了2%,路径转角平均降低了82%。改进后算法相比其他算法在时间、搜索节点以及平滑度上有很大的改进,融合机器人环境信息和运动特性的规划路径算法可为移动机器人的路径规划提供一种新的方法。     

融合粒子群与改进蚁群算法的AUV路径规划算法

针对传统蚁群算法在处理自主式水下机器人AUV（Autonomous Underwater Vehicle）三维路径规划问题时存在初期寻径能力弱、算法收敛速度慢等问题,提出一种融合粒子群与改进蚁群算法的AUV路径规划算法PSO-ACO（Particle Swarm Optimization-improved Ant Colony Optimization）。基于空间分层思想建立三维栅格模型实现水下环境建模;综合考虑路径长度、崎岖性、危险性等因素建立路径评价模型;先使用粒子群算法预搜索路径来优化蚁群算法的初始信息素;再对蚁群算法改进状态转移规则、信息素更新方式并加入奖惩机制实现全局路径规划。实验表明,算法能有效提高初期寻径能力和全局搜索能力,减少收敛迭代次数并缩短搜索使用时间。     

改进遗传算法与领航跟随法的机器人编队方法

针对传统遗传算法在求解机器人路径规划问题时存在的收敛速度慢、路径不平滑问题,对其进行了改进,在适应度函数中加入了路径平滑度因素,选择操作时平滑度较好的路径更容易被选中。在种群选择时将最优个体直接复制到下一代,有效地保留了父代优良基因。在领航机器人规划路径阶段,使用改进的遗传算法为领航机器人规划出一条安全无碰撞且平滑度较好的最优路径。在跟随机器人跟随阶段,使用领航跟随法控制每一个跟随机器人使其与领航者保持特定的距离与角度,从而形成设定的队形。最后通过MATLAB软件建立栅格地图进行仿真,验证了该算法的可行性,与传统遗传算法相比,改进遗传算法收敛速度更快,且路径更加平滑。     

基于变步长蚁群算法的移动机器人路径规划

针对传统蚁群算法以及双层蚁群算法在路径规划中存在搜索效率低、收敛性较慢以及成本较高的问题,本文提出了变步长蚁群算法。该算法扩大蚁群可移动位置的集合,通过对跳点的选择以达到变步长策略,有效缩短移动机器人路径长度;初始化信息素采用不均匀分布,加强起点至终点直线所涉及到栅格的信息素浓度平行地向外衰减;改进启发式信息矩阵,调整移动机器人当前位置到终点位置的启发函数计算方法。试验结果表明:变步长蚁群算法在路径长度及收敛速度两方面均优于双层蚁群算法及传统蚁群算法,验证了变步长蚁群算法的有效性和优越性,是解决移动机器人路径规划问题的有效算法。     

基于JPS策略的ACS移动机器人全局路径规划

针对蚁群系统（ACS）算法收敛速度慢、易陷入局部最优、路径转折点数量过多等问题,提出了一种基于跳点搜索（JPS）策略的ACS全局路径规划算法．该算法在迭代前加入一只特殊蚂蚁,利用方向因子引导该蚂蚁始终朝着目标方向前进,并查询是否存在最简路径;在蚂蚁查询下一个节点时,利用JPS算法思想舍去大部分不需要计算的节点．最后,为验证该方法的有效性,使用不同规格的栅格地图进行了仿真实验,仿真结果表明,改进的ACS算法相比于ACS算法,收敛速度加快、收敛时间缩短,且路径更优．最后将算法应用到实际的基于机器人操作系统（ROS）的移动机器人导航实验中,实验结果表明,改进的ACS算法能够有效地解决移动机器人全局路径规划问题,且能明显提升机器人全局路径规划的效率．     

基于改进双层蚁群算法的移动机器人路径规划

为提升移动机器人的路径规划能力,提出一种改进双层蚁群算法,将蚁群划分为引导层蚁群和普通层蚁群.为提升算法的收敛速度和路径的平滑程度,在设计引导层蚁群启发函数时加大终点栅格的吸引力,设计普通层蚁群启发函数的同时考虑起点、终点和转折点的影响;针对复杂环境下蚁群算法死锁严重的问题,为引导层蚁群设计应对死锁问题的自由寻路-剪枝...     

自适应蚁群算法的移动机器人路径规划

针对传统蚁群算法在路径规划中存在收敛速度和寻优能力不平衡，算法易陷入局部最优等问题，提出一种自适应改进蚁群算法。为了提高算法收敛速度，在栅格环境下，根据最优路径的特点以及实际环境地图的基本参数，对初始信息素进行差异化分配；为了提高蚂蚁搜索效率，在状态转移概率中引入转角启发信息并对路径启发信息进行改进；重新制定信息素更新策略，设定迭代阈值，调整信息素挥发系数和信息素浓度，使算法在迭代后期依然具有较强的搜索最优解能力；采用分段三阶贝塞尔曲线对最优路径进行平滑处理以满足机器人实际运动要求。通过实验仿真与其他算法进行对比分析，验证了改进算法的可行性、有效性和优越性。     

基于异构双种群全局视野蚁群算法的移动机器人路径规划研究

针对蚁群算法中存在的算法收敛速度慢、逼近最优解能力不足等问题,提出一种基于异构双种群全局视野的蚁群算法,并将其应用于移动机器人路径规划领域。首先,研究基于异构蚁群的并行结构,通过差异化种群的相互协作提高蚁群算法的收敛速度和规划最优路径的能力;然后,研究具有全局视野的自适应步长,解决蚁群算法因局部视野导致无法搜索到最优步长的问题;最后,研究信息素初始化以及信息素更新方式,改进传统蚁群算法运行初期搜索无序性以及信息素更新不合理等问题。实验结果表明,该算法在逼近最优解能力和提高收敛速度等方面较对比方法有着显著提高,在测试的几种仿真地图中,平均路径长度优化了12%,平均迭代次数和平均运行时间分别减少了67%和82%。     

改进的蚁群算法在机器人路径规划上的应用

为了克服传统蚁群算法易陷入局部最优且收敛速度慢的影响,采用栅格地图建立机器人实验环境仿真模型。针对蚁群算法进行改进并将其应用到机器人路径规划上。考虑到从路径规划起点到目标点的方向性、前期存在的易陷入局部最优解以及蚂蚁收敛速度的问题,提出了添加双向搜索方向机制和比例系数引导因子的启发函数,避免了算法在搜索过程中选择与终点方向相背的区域行走或者走回路的弊端。根据不同路段被选择次数不同,设置不同信息素权重,强化了不同路段的重要性,加快算法收敛速度。在matlab软件平台上进行算法仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于改进蚁群与动态窗口法的AGV动态路径规划

针对全局静态路径规划算法无法有效躲避动态障碍物、局部动态路径规划算法缺少全局环境信息指导规划路径质量差或无法成功到达目标点等问题,提出了一种结合改进蚁群算法和动态窗口法的全局动态路径规划算法,实现在动态环境中的全局最优路径实时规划.对传统蚁群算法提出了初始信息素不均匀、双向分布、引入放大系数A增大相邻栅格启发信息差异、...     

基于改进蚁群算法的机器人全局路径规划研究

针对蚁群算法在机器人路径规划过程中出现的收敛速度慢的缺陷,提出了基于改进蚁群算法规划机器人全局路径,在栅格地图中划定优选区域,并建立新的初始信息素浓度设置模型,对各点初始信息素浓度进行差异化设置,避免寻优的盲目性,提高了算法的收敛速度。实验结果表明,改进后的蚁群算法的收敛速度明显加快,优于传统算法,表明了该算法的有效性。     

机器人三维路径规划问题的一种改进蚁群算法

本文研究移动机器人三维空间路径规划问题,针对三维空间的复杂地形特点,提出了一种基于改进蚁群算法的路径规划算法。文中首先描述了一种简单有效的环境建模方法,然后给出了算法在信息素呈现、路径点选取、信息素更新以及启发式函数设计等方面的改进方法。仿真结果证明了算法的可行性和可靠性。