改进人工势场法的机器人避障及路径规划

针对机器人在传统人工势场避障过程中出现目标不可达和陷入极值点导致停滞不前的问题,通过改进传统人工势场的斥力场结构,解决目标不可达问题。在传统人工势场原有目标点产生的吸引力前提下,提出一种对比阀值,建立虚拟牵引点的方法,解决局部极小问题,增加快速函数提高机器人的运动速率,以克服机器人在障碍物附近出现的反复震荡或停止不前。为了验证上述方法的有效性,用MATLAB软件进行仿真,结果表明机器人运动轨迹平滑,接近最优路径。     

基于改进人工势场法的机械手避障规划

针对三维环境中机械手在障碍物附近目标不可达问题和局部最小值问题,提出一种基于改进人工势场法的机械手避障方法.该方法以机械手末端所受合力的方向作为其运动方向,通过势场力的作用使机械手末端避开障碍物,解决障碍物附近目标不可达问题;采用X-Y平面内的角度偏移法,使机械手末端迅速跳出局部最小值,解决势场法的局部最小值问题;从而使机械手避开障碍物到达目标位置,并给出了机械手避障规划算法的具体实现步骤.将该方法应用于机械手末端位置、障碍物位置和目标位置已知条件下的常规作业任务中,仿真实验结果表明,机械手末端沿着规划路径可跳出局部最小值,并避开障碍物,成功到达目标位置,验证了该算法的有效性.     

基于改进人工势场法的机械臂避障路径规划

在对机械臂进行避障路径规划时,传统人工势场法依赖周围环境信息进行避障,针对障碍物精确信息较难获取,且形状不一,提出了采用椭球包围盒对障碍物进行建模,兼顾了包围盒的简单性和紧密性。同时,针对路径规划中容易陷入局部最优的问题,则提出了使用RRT（rapidly-exploring random tree）方法来解决这种问题,当路径规划陷入局部最优时,使用RRT算法自动生成并添加虚拟目标点,通过改变机械臂周围的环境从而达到跳出局部最优的目的。多次仿真实验表明,采用椭球包围盒建模并采用上述改进算法时,可以快速并且有效地规划出一条无障碍的路径。     

基于人工势场法的移动机器人路径规划研究

人工势场法是机器人局部路径规划常用的一种方法,具有反应速度快、计算量小和实时性等优点。但这种方法容易产生局部极点,导致机器人停止移动,达不到目标。文章利用传统的人工势场法对移动机器人避障行为进行了仿真实验并成功地规划出一条光滑路径,并对人工势场法研究现状进行了分析讨论。     

基于改进势场法的机器人路径规划

针对传统人工势场法存在引力过大、容易陷入局部极小值、目标不可达以及容易陷入陷阱区域等问题,提出了基于路径优化策略和参数优化的改进势场法。通过引力补偿增益系数来避免引力过大的问题;根据环境信息采取不同的虚拟目标点设置策略以逃离局部极小值点;设置观察距离以识别障碍物的分布情况,选择不同的路径优化策略来避免目标不可达问题,机器人通过提前旋转角度来切向远离陷阱区域或采用安全路径通过该区域;采用改进差分进化算法求解有约束最优化问题,使得人工势场法的初始化参数不再根据经验来设置。仿真实验结果表明,改进势场法可以有效解决机器人陷入局部极小值、目标不可达等问题,并可优化机器人的行驶路径,提高机器人移动的安全性。相比传统人工势场法,改进势场法的路径长度减少了17.5%。     

基于势场法的移动机器人避障路径规划

针对势场法所固有的几个缺陷,提出了一种基于势场法的移动机器人避障路径规划算法,并成功应用于未知复杂环境下移动机器人的路径规划中。仿真试验表明:提出的方法具有较强的路径规划能力,克服了传统势场法的缺点,具有较强的实用性。     

改进人工势场法在机器人路径规划中的应用

为解决传统人工势场法用于机器人路径规划时会出现规划失败的问题,分析了由于局部极小点问题而导致规划失败的原因。在已改进人工势场函数的基础上,提出了通过增加虚拟目标点和原目标点共同对机器人产生引力的方法来解决传统人工势场法中出现的局部极小点问题。在Mobotsim中对算法的仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于改进势场法的足球机器人避障路径规划

分析了势场法用于移动机器人路径规划中产生目标不可达问题的原因, 提出了改进的斥力势场函数, 将机器人与目标的相对距离考虑在内, 以确保总的势场力在目标位置全局最小. 改进的势场法应用于足球机器人避碰控制. 仿真与应用结果表明, 它能有效地解决在目标附近有障碍物时目标不可达问题.     

基于人工势场在机械臂避障路径规划中的研究综述

机械臂路径规划避障是目前机器人领域研究的热点,人工势场因算法简单、高效被越来越多地应用到机械臂路径规划避障中。本文首先介绍了人工势场的原理,分析了传统人工势场存在的目标不可达和局部极小值等问题,并对人工势场在机械臂避障规划中已有的算法进行分类综述,最后对人工势场在机械臂避障方面的发展趋势进行展望。     

基于改进人工势场法的移动机器人路径规划

针对传统人工势场法在路径规划过程中容易陷入陷阱区域和局部极小点的问题，提出了一种改进人工势场法。首先，提出安全距离概念，避免了不必要的路径，从而解决了路径过长和算法运行时间过长问题；然后，为避免机器人陷入局部极小点和陷阱区域，在算法中引入预测距离，使得算法可以在机器人陷入局部极小点或陷阱区域之前做出反应；最后，通过合理设置虚拟目标点，引导机器人避开局部极小点和陷阱区域。实验结果表明，改进算法可以有效解决传统算法容易陷入局部极小点和陷阱区域的问题；同时，相较于传统人工势场法，所提算法规划出的路径长度减少了5.2%，计算速度提高了405.56%。     

基于改进势场法的足球机器人路径规划系统

人工势场法是机器人路径规划中应用较多的一种方法,但方法在障碍物较多时由于势场合力不容易控制而常常出现避障失败现象.足球机器人比赛系统场上障碍物情况复杂,尤其是在边界附近和禁区附近,传统势场法较难胜任.根据足球机器人比赛平台特点和赛场上较常出现的情况,重点对边界附近和禁区附近的机器人路径规划进行分析研究,根据比赛平台的特点将周围环境的物理特点转化成特定的数学表达式,糅合到传统势场函数公式中进行改进处理,从而构造出能够适应足球场地环境的人工势场路径规划系统.仿真实验结果证明该方法是有效的.     

移动机器人动态人工势场路径规划方法研究

针对传统人工势场法在多障碍物环境中进行路径规划存在局部极小值,以及动态环境中移动机器人无法实时路径规划等问题,提出一种动态模糊控制的改进人工势场法,通过在势场力函数中引入速度矢量项,并采用模糊控制方法实时调节斥力场系数,从而实现在动态多障碍物的环境下机器人快速、实时、自适应的路径规划.仿真结果表明,该方法有效可行,在典型位置关系及特殊运动状态下均可获得良好的路径规划性能.

Abstract：

For traditional artificial potential field (APF) method,the local minima problem exists and can not satisfy the requirement of real-time for path planning of mobile robots in the multi-obstacle dynamic environment. A new APF method based on dynamic fuzzy control is proposed in this paper. The potential field force function is modified by introducing the velocity vector. The coefficients of potential field of repulsive force are adjusted by fuzzy control method. A fast real-time self-adaptive path planning method with dynamic multi-obstacle is realized. The simulation results show that the method is effective and feasible, and can get much better performance of path planning in typical location relationship and special motion relationship.     

改进人工势场法的移动机器人避障轨迹研究

针对传统人工势场法在多障碍物复杂环境的全局路径规划中出现的目标不可达、易陷入陷阱区域以及局部极小点问题,提出一种简化障碍物预测碰撞人工势场法(simplified obstacles and predict collision of artificial potential field method,SOPC-APF)...     

Study on Robot Path Planning Based on an Improved Artificial Potential Field Method

The method of artificial potential field has obvious advantages among the robot path planning methods including simple structure, small amount of calculation and relatively mature in theory. This paper puts forward the ＂Integral method＂ focusing on solving the problem of local minimization. The method analyses the distribution of obstructions in a given environment and regards adjacent obstacles as a whole, By changing the parameters of the repulsive force field, robots can quickly get out of the minimum point and move to the target point. This paper uses the Simurosot platform to carry on the simulation experiment on the improved artificial potential field method, which projects a feasible path successfully and verifies this method.     

基于势场栅格法的移动机器人避障路径规划

针对传统人工势场法应用于移动机器人避障路径规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型,通过在障碍物的斥力势场函数中增加最小安全距离,同时考虑机器人与目标点的相对距离,成功地解决了障碍物附近目标不可达(Good Nonreachable with Obstacles Nearby GNRON)的问题。此外,针对传统人工势场法的局部极小点和障碍物附近目标不可达同时存在的问题,提出了以改进人工势场法为主,栅格法为辅的方案来实施避障,使得机器人能够尽快地脱离局部极小并成功地绕过障碍物到达目标点。采用栅格法对改进人工势场法做辅助决策,弥补了改进人工势场法的不足,使机器人能够顺利到达势场的全局最小点,提高了避障路径规划的安全性和可达性。论文利用Matlab进行了算法仿真,结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

一种矢量人工势能场的多智能体编队避障算法

针对多智能体编队通过障碍物区域的避撞和避障问题,利用传感器的监控功能,采用改进的人工势能场法对避障算法进行优化,使多智能体编队能有效地通过障碍物区域,并在通过障碍物区域后再次形成多智能体编队.首先,从多智能体模型上进行改进,建立一种具有可视化范围的速度为矢量的速度可变的智能体模型.然后,使用矢量的人工势能场法进行多智能体编队的避撞和避障.最后,针对多智能体编队避障过程中会存在“局部困扰”的情况,加入“回环力”使多智能体编队能够通过障碍物区域,并在通过障碍物区域后继续编队运行.同时,使用MATLAB软件在坐标系中进行多智能体编队的避障仿真,验证了改进人工势能场法的有效性和正确性,为多智能体编队避障问题提供了更加有效的方法.