基于Limit-cycle的机器人动态路径规划方法

移动机器人安全导航是机器人应用在军事领域的关键技术，也是机器人智能化的重要指标．本文采用基于Limit-cycle(极限环)的路径规划方法进行机器人避障，可以有效地避免机器人与障碍物相碰，灵活地应对动态变化的环境，能够实现局部路径规划，在MATLAB仿真平台上验证了该方法的正确性及有效性．     

一种基于可视图法的机器人全局路径规划算法

针对全局路径规划方法中基于自由空间的路径规划方法在环境发生变化时适应性不强、实时性较差和需要重新建立连通模型等问题,提出了一种基于可视图法的移动机器人路径规划算法,该算法比较好地弥补了自由空间法存在的缺陷.在实际建模期间,对于那些轮廓复杂的障碍物,可把它近似地看作矩形或多个矩形的组合体,以此来建立所描述障碍物的边界地图,并根据所得地图实现机器人的路径规划.仿真结果表明了该算法的有效性.     

基于视觉的移动机器人实时避障和导航

阐述了移动机器人通过视觉传感器在不确定的环境中实现自主避障和导航的一种方法，首先讨论了路径规划的分层结构，然后通过简单的图像处理方法获取运动环境中的避碰点，最后给出机器人实现局部路径规划的算法，该方法有效地利用了全局环境地图和视觉信息。减少了计算量，提高实时性，通过仿真研究说明了该算法的有效性和可行性。     

轮式移动机器人FastSLAM算法研究

移动机器人在复杂未知环境中精确定位并对周围环境进行地图构建有助于机器人对环境的准确理解,是机器人进一步完成各种复杂智能任务如路径规划和避障等的关键和前提.通过对移动机器人未知环境中定位和地图创建问题进行讨论,设计了一种构建2D可视化路标特征地图的方案,该方案结合单目视觉传感器和里程计的鲁棒感知模型,建立包含世界坐标系下...     

基于DGSOM_A*的移动机器人地图创建和路径规划

针对移动机器人未知环境路径规划问题,基于动态自组织特征映射网络提出了一种自组织网络动态生成A*的算法(dynamic growing self-organizing map with A*,DGSOM_A*),并将其应用于移动机器人地图创建和路径规划.该方法利用Mobotsim二维仿真软件构造了环境模型,机器人通过无碰自由巡航获取环境信息,然后把上一步得到的环境信息作为DGSOM_A*算法样本通过SOM神经元自主生长进行地图创建,生成以少数SOM图神经元分布描述环境特征信息的拓扑地图,最后完成起始点到目标点的导航任务.实验结果表明,相比传统的SOM算法,基于DGSOM_A*算法机器人能有效地通过对环境地图的绘制熟悉复杂环境并能实现最优路径选取.     

动态环境中机器人路径规划算法研究

针对自主移动机器人在未知动态环境中的路径规划问题,提出了一种改进的概率地图算法,详细描述了经过改进的自适应概率地图算法（flexible adaptive probabilistic roadmap method,FAPRM）的实现步骤,该算法可以显著地提高自主移动机器人的路径质量,讨论了自适应概率地图算法和传统概率地图算法在动态路径规划中的优缺点,并进行了仿真,改进后的自适应概率地图算法可以有效地在动态环境中重新计算路径。     

移动机器人路径规划的仿真研究

针对移动机器人的路径规划问题,本文采用A*算法作为路径规划的主要搜索方法,对移动机器人的路径规划进行研究,采用较直观的栅格法进行创建地图,通过建立一系列具有二值信息的网格模型,并根据对环境建模情况,系统运用程序设计进行路径规划,使机器人按照规划好的路径移动到目标位置,并通过变更路径的起始点,验证算法的实用性。移动机器人在进行路径规划时,发现存在死锁的情况,会对路径重新规划,从而验证算法的可行性。为验证路径规划的可靠性,在Matlab仿真平台上进行算法验证。仿真结果表明,A*算法具有获得最优路线规划的特点,对路径规划具有可行性与准确性。该研究对移动机器人在进行路径规划时较为适用。     

基于遗传算法的移动机器人的一种路径规划方法

在考虑机器人及障碍物尺寸的条件下,将遗传算法用于针对运动目标的移动机器人动态避障路径规划,采用了两次寻优的办法规划最佳路径,并针对两次的遗传算法操作寻优过程,分别建立了严谨且简洁的适配值函数．仿真实验表明,本文提出的动态避障路径规划方法可实时、稳定地产生移动机器人的最佳规划路径．该方法也可用于智能机器人追踪移动目标的自动导航．     

面向移动机器人的室外环境多层次地图构建

为充分利用环境的先验知识,使移动机器人在大规模室外环境中实现自主导航和定位,离线建立一种基于环境先验知识的多层次地图,它由拓扑地图、全局度量简图、语义地图和局部度量地图组成;提出基于节点附近物体共视关系的节点识别方法、基于线段的道路感知方法和基于消失点的导航控制方法;利用不同层次的地图实现路径规划、节点识别和相对位姿估计等,在室外环境试验中,机器人在大规模室外环境中实现自主导航并运动至目的地,验证了方法的有效性。     

基于人工势场法机器人小车避障的研究

针对移动机器人的实时导航和避障设计了基于人工势场的控制算法,用该算法控制移动机器人能在未知的环境中,实时检测出障碍物,并实时规划出合理路径,稳定、平滑连续地向目标行驶,给出了机器人行驶的实验结果.通过小车车体方位计算确定了避障方法-人工势场法,即目标位置对移动机器人产生一种虚拟的吸引力,而障碍物对机器人产生一种虚拟的排斥力,这两种力的合成就决定了移动机器人的运动.通过对处于静态环境下的小车的路径进行了规划并进行计算机仿真.仿真结果表明,该人工势场法能有效地实现机器人小车的避障功能.     

基于人工势场与细胞自动机的移动机器人路径规划算法

提出了一种基于细胞自动机（Cellular Automata,CA）和人工势场的全向移动机器人路径规划算法,并通过一个4层的细胞自动机模型实现了该算法。通过构造扩张的障碍占位网格地图可在规划算法中将机器人简化为一个点,然后通过建立数值化的障碍人工势场图来考虑障碍物的局部影响,并使用CA模型得到距离传播图,最后通过搜索势场超曲面的最小值获得从起始点到目标点的最优无碰撞路径。仿真结果表明,提出的算法可以获得最优无碰撞路径,最优路径足够光滑且与障碍有较大的安全距离,便于全向移动机器人跟踪。     

Global optimal path planning for mobile robot based on improved Dijkstra algorithm and ant system algorithm

A novel method of global optimal path planning for mobile robot was proposed based on the improved Dijkstra algorithm and ant system algorithm. This method includes three steps： the first step is adopting the MAK-LINK graph theory to establish the free space model of the mobile robot, the second step is adopting the improved Dijkstra algorithm to find out a sub-optimal collision-free path, and the third step is using the ant system algorithm to adjust and optimize the location of the sub-optimal path so as to generate the global optimal path for the mobile robot. The computer simulation experiment was carried out and the results show that this method is correct and effective. The comparison of the results confirms that the proposed method is better than the hybrid genetic algorithm in the global optimal path planning.     

基于元胞自动机的移动机器人路径规划

为解决移动机器人全局最优路径规划存在的问题,提出了一种基于元胞自动机的路径规划算法。建立了移动机器人活动空间的环境模型,将移动机器人的起点、终点、障碍物及自由通路定义为一组离散的元胞,设计了元胞状态的演化规则,并且根据演化后的元胞状态确定了最优路径的搜索方法,并通过仿真实验验证了该算法在简单环境和复杂环境下都能够有效的进行路径规划,并且具有算法简单、速度快、效率高等特点。     

世界坐标系下非完整轮式移动机器人转弯轨迹的时域非微分描述方程

为了解决机器人路径规划模块在为非完整轮式移动机器人规划路径时,若要实现规划轨迹平滑且完全满足机器人的运动学约束,则需要精确的机器人工作环境的地图信息,从而大幅度地增加了路径规划算法的计算量的问题,首先利用较为粗略的环境地图信息规划路径,再将机器人转弯部分的路径进行函数插值,使整个路径规划满足机器人运动学约束且计算量增加较少.现有的机器人轨迹描述方程不能满足对机器人转弯轨迹进行精确插值的需要,因此提出分别利用曲线拟合法和泰勒插值法来构建非完整轮式移动机器人转弯轨迹的时域非微分描述方程.实验结果显示,所述机器人轨迹非微分时域描述方程可以用于对机器人路径规划的插值,降低了算法的计算量.     

基于栅格法的机器人路径规划快速搜索随机树算法

针对复杂环境下的机器人路径规划问题，提出了一种全新的基于栅格法的机器人路径规划快速搜索随机树算法。以机器人出发点为随机树的根节点，通过扩展，逐渐增加叶节点直至随机树的叶节点中包含了目标点。从出发点到目标点之间的一条以随机树的边组成的路径就是目标路径。研究表明在同样的环境下与遗传算法、A^＊算法相比该方法能在更短的时间内找到更优的路径。仿真实验也表明，即使在随机生成的复杂环境下，利用该算法也可以快速规划出一条全局优化路径，且能安全避障。     

复杂环境下移动机器人路径规划与跟随

提出了一种基于改进A*算法和PID控制算法的新型移动机器人路径规划与路径跟随控制方法,该方法适用于复杂的迷宫环境。在所提出的方法中,解决了A*算法转折点过多的问题,并且通过拓展障碍物和四阶三次均匀B样条优化的方法使生成的预期路径安全且平滑;之后基于前视点的两轮差速机器人运动学模型设计了PID控制器。在专门设计的框架中测试了所提出方法的性能。作为验证,分别从路径规划与路径跟随两个方面做了详尽的实验,结果表明,规划路径转折点少且平滑,设计的PID控制器能够控制移动机器人实现较好的路径跟随效果。最后,在复杂的迷宫环境中验证了本文提出的方法,结果表明,所提出的方法能够使机器人无碰撞穿越迷宫。     

基于遗传算法的机器人动态路径规划的仿真

提出一种基于遗传算法的移动机器人的路径规划方法。该方法采用实数编码的方法。有明确物理意义的适应度函数，以加快实时的运算速度和提高运算精度。该方法充分挖掘可应用遗传算法解决移动机器人动态路径规划的潜力。通过计算机仿真表明该控制方法具有良好的动态路径规划能力。     

有向外力场作用下机器人路径规划方法

针对有向外力场作用下基于格点的机器人路径规划方法不能得到最优解的问题,采用了基于水平集方法的路径规划方法.将机器人的粒子跟踪转变为曲线的数值演化,通过解哈密尔顿-雅克比方程得到最优时间路径,改进后向路径追踪的数值计算精度保证了规划路径的可行性.仿真结果表明,算法可以有效应对复杂的有向外力场,并且在强外力场中仍保持路径的可行性.采用的连续路径规划方法可以突破传统机器人路径规划算法基于格点搜索的限制,并有效利用空间中存在的外力场.     

基于可搜索24邻域的A*算法路径规划

针对A^*算法在移动机器人路径规划时求解得到的路径长度不是最优并且转折点较多的问题,提出了可搜索24邻域的A^*算法路径规划.该方法在传统A^*算法的基础上进一步改进其启发搜索策略,将传统A^*算法的可搜索邻域个数从离散的8个扩展到24个,进而增加更多的搜索方向.结果表明,改进的A^*算法实现了路径长度更短的目的,同时降低了转折点数,且移动机器人的运行路径也更加平滑.本文方法具有较强的实际意义和应用背景,通过实际运行过程验证了其设计方法具有一定的有效性.