基于位置代价A*算法的机械臂避障路径规划

为了解决高维或复杂环境下A*算法路径规划寻路效率低、计算量大的问题,提出了位置代价A*算法,并将其应用于机械臂避障路径规划.首先在A*算法估价函数中加入节点位置代价,增加估价函数对节点位置优劣的判断;其次研究机械臂连杆的避障检测方法;在此基础上,将位置代价A*算法用于机械臂的避障路径规划.仿真试验表明,位置代价A*算法...     

优化改进RRT和人工势场法的路径规划算法

针对传统快速搜索随机数(RRT)算法在规划路径中随机性较大，搜索效率较低且规划的路径不利于机器人移动等缺点，从3个方向进行改进。首先，对于随机树扩展时随机性较大的问题，将传统的扩展方向加入改进人工势场法约束，使得随机树偏向目标点生长；其次，将改进RRT算法规划的路径进行关键点提取，并优化路径；最后，将优化后的路径按照关键点分段使用改进评价函数的动态窗口法。实验表明，优化改进RRT算法相较于传统A^*算法、传统RRT算法在路径长度、路径规划时间以及拐点等方面效果都更好，融合算法在复杂环境中规划出的路径能够很好地避开障碍物，路径更加平滑且更短。     

基于改进A*算法的线缆路径规划方法

针对复杂布线空间环境下虚拟线缆的路径规划问题，改进了传统A*算法的估价函数，引入附加值因子来选择合适的路径节点，使用刚性因子评估连续弯折时的线缆路径，将线缆的位置纳入算法来调整线缆路径到最优。二维网格地图中的路径规划和三维模型中的布线结果均表明，改进A*算法能产生合理的布线路径。     

基于改进蚁群算法的机器人路径规划研究

针对基本蚁群算法在路径规划时出现收敛速度慢,易陷局部最优的问题,提出一种改进的蚁群算法。首先,为使算法在搜索时更具导向性引入方向夹角启发因子减少提高搜索速度;其次,融入A*算法的估价函数思想来改进启发函数,降低死锁可能性;最后,提出基于拉普拉斯概率分布的信息素挥发因子自适应策略,加快了算法收敛速度。多次仿真实验表明,所提出的改进算法能够快速,高效地寻找到最优路径,且路径质量优于基本蚁群算法规划出的路径。     

用于无人车路径规划的改进A*算法

针对传统A*算法规划的路径存在路径长度较长、拐点数量较多和转折角度较大等问题,提出了一种用于无人车路径规划的改进A*算法.首先在传统A*算法的基础上考虑转弯成本并融入预判断规划策略,规划出一条初步路径;然后采用冗余拐点剔除策略优化初步路径,获得一种更优的无人车行驶路径.对传统A*算法、考虑转弯成本并融入预判断规划策略的A*算法和改进A*算法进行仿真对比.结果 表明:改进A*算法规划出的路径长度更短,拐点数量更少,转折角度更小,路径更加平滑.     

面向方形节点拓扑地图下的移动机器人路径规划算法研究

针对方形节点拓扑地图下的移动机器人的特性,采用了A^*算法来实现路径规划,并对传统的A^*算法进行改进,一是在启发函数中引入了位移和角度2个因素,提高了函数的启发性; 二是引入堆的方法优化了数据结构,提高了列表中代价最小节点的搜索速度。仿真实验结果表明,改进后的A^*算法节点的最短路径节点相对减少,算法效率明显提高,具有良好的可行性和有效性。     

基于图像处理和改进A*算法的激光切割路径生成方法

为了提高纸类异形吸塑包装激光切割系统的自动化程度,实现加工路径智能生成功能,提出一种将图像处理与改进的A*算法相结合的激光切割路径自动生成方法。该方法以工业摄像机采集到的底板纸排料图像为基础,通过图像处理方法获得吸塑包装底板纸的轮廓轨迹路径,对各个轮廓轨迹进行排序,并获得各个轮廓加工的起始点,最后应用改进的A*算法生成各个轮廓间的辅助连接路径,实现激光头的自动避障,最终实现全部切割路径的自动生成,既进行了切割路径优化,又实现了加工路径的智能避障。详细介绍了该方法的原理及实现步骤,并进行了实际加工验证,效果良好。     

基于改进RRT算法的冗余机械臂路径规划研究

针对RRT算法在机械臂路径规划的过程中无方向性,在无障碍物处产生过多无用节点的问题,采用目标偏置、双向分段搜索的策略对RRT算法进行改进,提出了具有导向性的双向分段搜索的改进RRT算法并应用于七自由度冗余机械臂的路径规划上,通过Matlab进行了三维环境路径规划仿真实验,并通过ROS平台进行冗余机械臂在简单环境与狭窄环境的避障仿真实验。实验结果表明,改进的RRT算法能够有效地减少路径的节点数量与搜索时间,并提高路径规划的成功率。     

多自动导引车路径规划的时空冲突约束A*算法

针对自动导引小车(AGV)在仓储物流搬运系统中的路径冲突问题,提出一种基于时空冲突约束的A*算法.先在拓扑栅格地图的基础上加入时间轴建立时空地图模型,再针对时空地图的特点和冲突约束条件重新设计A*算法的子节点扩展规则和节点评估函数.利用改进后的A*算法按照优先级顺序为各个AGV规划路径,规划完成一条路径后,用mark表记录其在时空地图中的节点信息,再利用改进后的A*算法结合mark表搜索新路径.通过仿真实验证明了该算法的有效性.     

室内移动机器人导航系统研究与实现

实现了一种低成本高性能室内移动机器人导航系统。针对 Cartographer 算法使用激光雷达数据在室内 Long-Corridor 场景下建图的局部匹配错误导致定位不准的问题,使用扩展卡尔曼滤波融合激光雷达、里程计和惯性测量单元 3 种数据进行位姿估计,得到较为精准的定位,可有效提高建图精度;针对传统 AMCL 算法重定位耗时长的问题,采用基于扫描匹配的重定位方法,通过将当前 Scan 与 Submap 进行匹配,降低了扫描匹配方法的重定位耗时;针对 A * 全局规划算法路径搜索时间长、拐点较多的问题,提出一种改进 A * 算法,通过优化启发函数和增加拐角优化函数,缩短了算法搜索时间,同时去除了冗余拐点。结果表明,重定位耗时减少 80.43% ,改进 A * 算法搜索时间减少 22.79% 。     

Computational path planner for product assembly in complex environments

Assembly path planning is a crucial problem in assembly related design and manufacturing processes. Sampling based motion planning algorithms are used for computational assembly path planning. However, the performance of such algorithms may degrade much in environments with complex product structure, narrow passages or other challenging scenarios. A computational path planner for automatic assembly path planning in complex 3D environments is presented. The global planning process is divided into three phases based on the environment and specific algorithms are proposed and utilized in each phase to solve the challenging issues. A novel ray test based stochastic collision detection method is proposed to evaluate the intersection between two polyhedral objects. This method avoids fake collisions in conventional methods and degrades the geometric constraint when a part has to be removed with surface contact with other parts. A refined history based rapidly-exploring random tree (RRT) algorithm which bias the growth of the tree based on its planning history is proposed and employed in the planning phase where the path is simple but the space is highly constrained. A novel adaptive RRT algorithm is developed for the path planning problem with challenging scenarios and uncertain environment. With extending values assigned on each tree node and extending schemes applied, the tree can adapts its growth to explore complex environments more efficiently. Experiments on the key algorithms are carried out and comparisons are made between the conventional path planning algorithms and the presented ones. The comparing results show that based on the proposed algorithms, the path planner can compute assembly path in challenging complex environments more efficiently and with higher success. This research provides the references to the study of computational assembly path planning under complex environments.     

基于改进RRT算法的套管柔性针运动规划

运动规划是运动控制的基础,然而套管柔性针穿刺软组织的运动规划问题面临着巨大的挑战:一方面由于套管柔性针的运动是个非完整约束运动,另一方面要求套管柔性针绕过人体的某些生理结构障碍和敏感组织准确穿刺靶点。基于分析现有运动规划算法存在的不足,提出基于改进的快速探索随机树(RRT)的套管柔性针运动规划算法。提出贪婪启发策略并结合可达引导策略来改进传统RRT算法;引入直线段路径,采用直线、曲线结合的路径形式;同时考虑入射姿态的规划。基于套管柔性针的运动学模型,分别在二维和三维有障碍环境下进行仿真研究。结果表明,所提出的运动规划算法不论是在运算速度和收敛性上还是在路径形式和搜索的鲁棒性上都优于目前普遍采用的运动规划算法。这些优势为将来的实时运动规划奠定基础。最后对规划的路径进行了穿刺实验,结果证明实验路径与规划路径十分吻合,验证了所提出的路径规划算法的正确性和规划路径的可行性。     

基于改进RRT的核退役机器人避障方法

核退役机器人工作过程中,传统快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree, RRT)路径规划算法缺乏导向性,路径规划效率低,避障能力弱;为此,提出改进RRT路径规划算法,以提高作业效率和准确率。首先,引入目标偏置函数,并提出自适应步长,使RRT路径规划具有导向性,避免陷入局部最优;其次,采用启发式搜索思想,保留优于其父节点的随机搜索点为新节点;最后,修剪路径中的冗余节点,并采用贝塞尔曲线对路径进行平滑处理。在MATLAB平台上进行仿真,结果表明,改进RRT路径规划算法较传统RRT路径规划算法、RRT-connect路径规划算法效率更高,收敛性更强,可以很好地提高核退役机器人的避障能力。     

一种改进遗传算法及在结构优化设计中的应用

针对简单遗传算法中的线性适应度、恒定交叉与变异概率等不能动态地适应整个寻优过程，提出采用非线性适应度与自适应交叉、变异概率的改进遗传算法。以典型的遗传算法测试函数验证改进遗传算法的有效性与可行性，最后将改进遗传算法用于离散变量桁架结构优化设计，计算结果表明改进遗传算法是可行、有效的。     

基于改进快速扩展随机树算法的双机械臂协同避障规划方法

提出了一种基于改进RRT算法的双机械臂协同避障运动规划方法。针对静态障碍物对主臂进行避障运动规划,寻找主臂可行路径。将主臂每一时刻的运动位姿视为规划从臂运动时的动态障碍物,为从臂规划可行运动路径。为提高算法的搜索效率,利用节点剪枝择优和设置目标区域的方式使算法快速收敛。在MATLAB程序建模实验的基础上,在ADAMS中进行仿真实验,验证了该算法的有效性和可行性。     

基于稀疏节点快速扩展随机树的移动机械臂运动规划

针对传统移动机械臂运动规划未考虑停靠误差、规划效率低等问题,提出一种基于稀疏节点快速扩展随机树的移动机械臂运动规划方法.研究了停靠误差对移动机械臂运动规划的影响,制定了基于坐标转换的误差补偿措施.针对快速扩展随机树算法在局部空间中过度搜索的问题,改进回归过滤机制,避免了节点重复扩展.考虑边界节点的有效性,提出了随机点边...     

组合遗传算法在人—车—路闭环系统综合评价优化设计上的应用

针对人－车－路闭环系统综合评价方程的复杂性,提出一种快速的优化算法为组合遗传算法,该方法结合了遗传算法,进行策略和模拟退火算法的优点,利用该思想编制的程序能够很快地得到了满意的结果,并且为高自由度的人－车－路闭环系统模型的综合评价提供了方法,具有重要的意义。     

多品种小批量快速智能焊接规划系统设计

针对多品种、小批量机械产品快速制造技术是目前制约个性化制造的瓶颈问题,提出将快速扩展随机树(RRT)算法用于焊接路径的规划设计,建立了复杂部件的快速焊接规划方法和适应于快速焊接的任务分配器。以移动焊件距离最小和焊接机械手臂从一点出发能最大限度地完成多条焊缝焊接作业为前提,建立了基于RRT算法的运动路径规划器,该规划器能在最短时间内规划出从焊缝焊接起点到焊缝焊接终点的最优无碰撞路径,其焊接任务分配速率和路径规划速率较传统的焊接方法提高5倍左右。     

Perisynaptic Schwann cells of the vertebrate motor endplate bear modified cilia

Perisynaptic Schwann cells (PSCs), descendants of the myelinating Schwann cells, cover the axon terminal of the vertebrate motor endplate of the skeletal muscle fiber. PSCs are assumed to support the function of the axon terminal. This function suggests a net material transport in the direction of the axon terminal. Morphologically it is to be expected that these cells have a cytoskeleton aligned to the axon terminal. Investigations clarifying this statement have not yet been undertaken. From previous investigations we know, however, that the PSCs have a microtubule-organizing center, which is a part of this cytoskeleton. The centrioles of the organizing center may also participate in the formation of a modified cilium structure whose function is unknown. In the present investigation, characteristic ultrastructural features of the modified cilium structure and its relationship to the Golgi apparatus and the axon terminal are presented. A function for the modified cilium structure is discussed.     

修正的差分进化算法在系统可靠性中的应用

提出了一种修正的差分进化算法(MDE)以解决4种系统可靠性问题,它们分别为串联系统、复杂(桥)系统、串并联系统和超速保护系统.MDE算法对DE算法的变异操作进行了一种有效的改进,使得所有解向量以递增的概率朝全局最优解方向移动.另外,罚函数法被用来处理目标函数值和资源约束之间的关系.相应地,通过结合MDE算法和罚函数法以获得令人满意的可行解.实验结果表明,MDE算法所获得的4种系统的可靠性都要好于文献中所报道的结果,分别为0.931 682、0.999 889 63、0.999 976 65和0.999 955.