基于改进蚁群算法的线缆路径规划技术研究

线缆布线是复杂机电产品设计中的普遍性难题。针对线缆布局设计中存在的效率低、可靠性差等问题,提出了一种基于改进蚁群算法的线缆路径规划方法。采用分段式空间划分方法对待布线空间进行环境建模,同时对布线空间进行栅格化处理,以获取三维布线路径的规划空间。为解决基本蚁群算法在进行路径搜索时路径点容易发散的问题,引入了基于重力规则的蚁群算法路径搜索策略,提高了路径规划的真实度。在仿真实验中,将所提出的方法与基本蚁群算法进行了对比分析,验证了该算法的可行性和有效性。     

基于改进蚁群算法的三维航迹规划

针对蚁群算法在无人机（UAV）三维航迹规划中存在的收敛速度慢、空间复杂度高的缺点,提出了一种基于改进蚁群算法的无人机（UAV）三维航迹规划方法。该方法改进了局部搜索策略、初始信息素调整因子并在启发函数中加入了路径偏移因子,从而降低了航迹搜索空间的复杂度,提高了算法的搜索效率和收敛速度。在利用DEM数字高程数据建立的搜索空间中,该算法与现有算法相比,规划航迹缩短约24.08%,运行时间减少约11.56%,表明改进蚁群算法在无人机（UAV）三维航迹规划中的可行性和有效性。     

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。     

基于改进蚁群算法的机械手三维操作路径规划

提出一种改进的蚁群算法,实现机械手在三维栅格模型中进行最优操作路径规划。利用该蚁群算法模拟蚂蚁的觅食过程,使蚂蚁在初始点和目标点之间采用"惯性原则"和最大信息素启发策略完成最优操作路径的搜索。仿真实验验证了该方法在机械手操作路径规划应用中的有效性。即使在复杂的操作环境中,该方法也可以迅速地规划出最优操作路径。     

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。     

桥式起重机三维吊装路径规划

桥式起重机吊装路径规划研究大部分是在二维环境下进行的,在三维环境中的路径规划研究较少,且目前关于桥式起重机的三维路径规划方法多是基于传感器导航的Srinivas算法。该算法的参数是根据经验得到的,且在不同环境中很难准确选择最优值。所建立的环境模型障碍物约为两个,无法证明在更多障碍物的环境中是否仍然可以保证路径最优且安全防撞。鉴于智能算法的优势以及在机器人领域中的成功应用,提出了基于改进蚁群算法的三维吊装路径规划方案。建立静态且环境已知的桥式起重机三维作业环境模型,利用栅格法划分空间,将桥式起重机所吊重物最大摆动距离与其安全通过障碍物的距离之和设为安全距离,且对蚁群算法的启发函数、适应度函数、信息素更新公式等进行了改进,使其应用于桥式起重机三维环境的吊装路径规划。Matlab仿真研究结果证明了该方案的可行性与有效性。     

基于粗糙集和蚁群算法的机器人路径规划研究

针对移动机器人路径规划的难题,提出了一种基于粗糙集理论和蚁群算法混合的机器人路径规划方法,用来提高机器人路径规划的速度和精确度。首先利用粗糙集理论获得机器人路径的决策规则,建立初始决策表,并在其基础上利用粗糙集理论进行化简,获得最小决策表,从中提出最小决策规则,然后利用所得的最小决策规则得出可行路径的集合。最后利用蚁群算法对这个种群进行优化,获得最优行走路径在所建立的栅格环境中进行仿真实验,并与基础蚁群算法进行比较,仿真结果表明,改进后的算法简单、有效,收敛速度快,具有良好的搜索功能,验证了改进算法在机器人路径规划问题中快速有效性。     

机器人在已知三维自然环境中的路径规划算法

研究了移动机器人在三维环境的路径规划问题,针对该问题中存在环境适应性和全局性差的不足,对人工势场法进行改进,提出了一种新的路径规划的算法.该算法首先对已知的三维自然环境进行栅格化,建立栅格运行费用的评估模型,计算每个栅格的运行费用;然后依据栅格的运行费用建立斥力场,以目标点为中心的建立引力场,同时提出解决局部最小值的问题的方法;最后将两者合力的方向作为移动机器人在该点的路径走向,规划出一条从起始点到目标点的运行费用较低的路径.仿真实验结果表明,该算法能有效降低运行费用,适应性和全局性好,适合应用于移动机器人在三维自然环境中的路径规划.     

栅格图特征提取下的路径规划建模与应用

在静态环境下的自动导引车辆（Automated Guided Vehicle,AGV）路径规划问题中,由于规划的路径节点过多,导致车辆的运行效率降低,损耗增加。为此,提出了一种新的栅格建模方法来模拟车辆运行环境,利用蚁群算法对新的栅格环境进行路径规划,对蚁群算法的收敛性进行证明。从栅格图中提取出障碍物的顶点作为新的备选点来规划路径,减少了蚁群算法中要搜索的节点数目。结果表明,新的栅格法建模可以应用于蚁群算法的路径规划中,并提高算法的收敛速度,减少AGV方向变化的次数,在综合性能上优于传统栅格建模方法。     

基于改进蚁群算法的机器人路径规划算法

针对机器人路径规划中,传统蚁群算法收敛速度慢、易陷入局部最优解等问题,提出了一种移动机器人路径规划的改进蚁群优化(ACO)算法。用栅格法建立环境模型,并基于人工势场建立启发信息素矩阵,降低了蚂蚁在初始阶段搜索的盲目性;引入激励函数,降低搜索过程中的死锁现象;改进信息素的更新机制,增强了优秀蚂蚁对全局路径规划的影响。仿真结果表明:改进后蚁群算法的机器人路径规划算法加快了收敛速度,具有较强的鲁棒性和全局寻优能力。     

基于改进蚁群算法的三维路径规划

针对移动机器人在海水环境中的三维路径规划问题容易陷入局部最优和收敛慢等瑕疵，根据三维环境全局信息来改进蚁群算法以提高实时性和收敛速度。改进蚁群算法的启发函数，采用局部信息和全局信息结合动态地改进信息素更新方式，以及根据三维空间中路径的平坦程度和光滑度二阶微分分别增加了一阶微分和二阶微分来再次修改信息素更新规则。仿真对比实验结果显示改进后的蚁群算法克服了收敛速度慢、容易陷入局部最优的缺点。     

基于自适应机制改进蚁群算法的移动机器人全局路径规划

针对基本蚁群算法在二维静态栅格地图下进行移动机器人路径规划时出现的搜索效率低下、收敛速度缓慢、局部最优解等问题,提出一种自适应机制改进蚁群算法,用于移动机器人在二维栅格地图下的路径规划.首先采用伪随机状态转移规则进行路径选择,定义一种动态选择因子以自适应更新选择比例,引入距离参数计算转移概率,提高算法的全局搜索能力以及搜索效率;然后基于最大最小蚂蚁模型和精英蚂蚁模型,提出一种奖励惩罚机制更新信息素增量,提高算法收敛速度;最后定义一种信息素自适应挥发因子,限制信息素浓度的上下限,提高算法全局性的同时提高算法的收敛速度.在不同规格的二维静态栅格地图下进行移动机器人全局路径规划对比实验,实验结果表明自适应机制改进蚁群算法具有较快的收敛速度,搜索效率明显提高且具有较好的全局搜索能力,验证了所提算法的实用性和优越性.     

基于改进蚁群算法的水下无人机路径规划研究

为实现水下无人机在水域中自主作业的功能,对其设计一套合理的路径规划方案是非常有必要的。蚁群算法针对水下无人机路径规划方面有着非常好的效果,拥有不错的鲁棒性,但是传统的蚁群算法在解决路径规划问题时很容易出现局部最优解的问题。以传统蚁群遗传算法理论为根据,对其进行添加目标引导素、构建精英蚂蚁体系、更新信息素浓度这三方面的改进,使用栅格法构建水下环境分析模型,并以最短的路径为目的,规划一条从初始状态到目标状态的无碰安全途径,运用仿真的办法展开验证。结果显示：相较于传统算法,改进后的算法在求解速度和全局求解能力上有较大的优势。     

改进蚁群算法在AUV三维路径规划中的研究

针对自主式水下机器人海底地形环境中的三维避障最优路径问题，提出了一种适用于全局路径规划的改进蚁群算法。结合实际情况提出了一种简单有效的三维海底环境建模方案。为了改善基本蚁群算法在实际应用中的不足，根据全局信息设计了启发函数，同时采用局部和全局结合的信息素更新方式，克服算法收敛速度慢、容易陷入局部最优的缺点，提高了算法的全局寻优能力。将路径的长度和路径的光滑度同时作为评价函数，减少路径的消耗，使算法更具备实际工程意义。在大尺度海底环境下仿真验证了该算法的有效性。     

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。     

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。     

基于改进蚁群算法的移动机器人平滑路径规划

针对移动机器人提出了基于改进蚁群算法的平滑路径规划方法。为了克服蚁群算 法解决路径规划问题时存在的收敛速度慢的缺点,对启发因子的矩阵初始值及更新方式进行了 改进,启发因子改进后的结果与之前相比,平均路径长度减少了 17.6%,平均收敛代数减少了 93.1%;对于栅格环境下存在障碍物时机器人累计转弯角度大的问题,提出了控制点转移策略, 在上一步改进的基础上,通过对控制路径走向的栅格中心点向栅格角顶点的转移,实现了路径 规划的平滑改进。路径规划仿真结果表明,与平滑改进前相比,平滑改进后机器人的平均路径 长度减少了 4.28%,累计转弯角度减少了 52.58%。     

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。