蚁群算法及其在移动机器人路径规划中的应用

蚁群算法是优化领域中新出现并逐渐引起重视的一种仿生进化算法.首先介绍了蚁群算法基本原理和特点;然后回顾近年来国内外学者针对移动机器人路径规划的特点,对蚁群算法的进行改进,将其引入移动机器人中进行障碍规避和寻找最优路径,所提出的各种静态路径规划和动态路径规划方法的基本思想和特点.最后分析了蚁群算法在移动机器人路径规划应用中存在的问题,以及该学科未来研究方向.     

移动机器人路径规划算法分析

随着人工智能技术的兴起和发展,移动机器人也被运用到各行各业。路径规划作为机器人技术中的重要组成部分之一,是实现移动机器人自主导航的关键技术,一直备受研究者的密切关注。路径规划的核心问题是路径规划算法,随着移动机器人所处的环境越来越复杂,对路径规划算法也提出了更高要求。针对路径规划算法的实现原理,总结了目前主流路径规划算法的研究现状,并根据各规划算法的特点,将算法分为传统路径规划算法、基于采样路径规划算法、智能仿生算法以及基于强化学习的算法。文章也围绕以上算法进行分析梳理,分析其优缺点以及改进方法,并针对现有路径规划算法的研究现状,对未来路径规划算法的发展进行展望,为路径规划的发展提供了一定的思路。     

移动机器人路径规划算法的研究综述

路径规划是移动机器人的热门研究之一,是实现机器人自主导航的关键技术。针对移动机器人路径规划的算法进行研究,以了解不同条件下路径规划算法的发展与应用,系统性地总结了路径规划的研究现状和发展。针对移动机器人路径规划的特点,将其划分为智能搜索算法、基于人工智能算法、基于几何模型算法和用于局部避障算法。基于上述分类,介绍了近年来具有代表性的研究成果,重点分析各类规划算法的优缺点,对移动机器人路径规划的未来发展趋势进行展望,为移动机器人路径规划研究提供一定的思路。     

移动机器人路径规划算法综述

路径规划算法是实现移动机器人自主导航的关键技术。针对移动机器人路径规划技术进行研究,分析各算法的实现机制与原理,并系统性的总结了主流路径规划算法研究现状。根据移动机器人路径规划算法的特点,将路径规划算法分为：传统规划算法、智能规划算法、基于采样的规划算法。基于以上分类,分述近年来的主要研究成果,重点分析各类算法的优缺点。针对移动机器人路径规划算法研究现状,对其未来研究方向进行展望,为移动机器人路径规划大发展提供一定的思路。     

蚁群算法在移动机器人路径规划中的应用综述

路径规划是移动机器人领域的一个研究热点,蚁群算法在移动机器人的路径规划得到广泛应用。介绍了常见的几种蚁群算法,从蚁群算法结构、参数选取及优化、信息素优化等方面对已有的蚁群算法方法进行了分类综述,同时对多蚁群优化算法、融合蚁群算法在移动机器人路径规划的应用进行了分类比较与分析。从蚁群算法的理论研究、算法融合、多蚁群算法研究等方面对蚁群算法在移动机器人路径规划中的未来研究内容和研究热点进行展望。     

基于QPSO 算法移动机器人轨迹规划与实验

针对移动机器人路径规划问题,提出一种基于QPSO算法的路径规划方法,并用概率论的方法分析了移动机器人路径规划的收敛性,阐明了该方法随均匀分布和正态分布的参数关系和收敛区间;然后根据移动机器人的运动特征提出一种改进的轨迹规划方法。移动机器人平台的实验结果表明了该方法在移动机器人路径规划中的有效性和可行性。     

改进蚁群和鸽群算法的机器人路径规划

针对复杂环境下移动机器人路径规划中存在的迭代速度慢和路径欠优等问题,提出将全局与局部规划算法相结合的路径规划方法。首先,利用同步双向A^*算法对蚁群算法的信息素进行优化,并对蚁群算法的转移概率和信息素更新机制进行改进,从而使算法的全局寻优速度更快,缩短移动机器人的路径长度;进一步地,将静态路径用于鸽群算法的初始化;然后,利用改进的鸽群算法对移动机器人进行了局部路径规划,通过引入模拟退火准则的方法解决局部最优问题,利用对数S型传递函数对鸽群数量的步长进行优化,从而能更好地避免与动态障碍物的碰撞。最后,利用B样条曲线对路径进行平滑化和重规划。仿真结果表明,该方法在全局静态和局部动态阶段均能生成路径长度短、评价值低的平滑路径,且收敛速度快,适合移动机器人在动态复杂环境中的穿行。     

基于细胞自动机的移动机器人路径规划算法

针对移动机器人全局最优路径规划问题,提出一种基于细胞自动机的路径规划算法.该算法首先将移动机器人的起点、目标点和空间障碍物定义为一组离散的细胞状态,建立环境的细胞自动机模型;然后由机器人移动的曼哈顿距离设计演化规则;最后根据演化后的细胞状态搜索最优路径.对简单和复杂环境下的机器人路径规划问题进行了仿真实验,实验结果验证了该算法的有效性.     

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。     

基于人工势场法与入侵杂草法路径规划研究

针对移动机器人路径规划研究中,移动机器人路径规划易陷入局部极小值,缺乏全局指导性及路径规划效率不高,甚至目的地不可达的问题,这里给出相应的研究方法。通过合理布局超声波探头位置,利用改进人工势场法进行移动机器人的路径规划;对移动机器人陷入局部极小值点的问题,采用入侵杂草算法在全局内有指导性的产生最优子目的地,并根据子目的地重新分配空间内的引力势,引导移动机器人摆脱"陷阱"。Matlab仿真实验表明,本文提出的路径规划算法不仅在一般环境中,而且在相对复杂的环也能引导陷入局部极小值点的移动机准确、安全到达指定目的地。为此算法主要参数选取匹配合理时,可对路径进行优化。该算法在解决局部极小值点的问题具有较高全局指导性。