基于Q-GA的人工势场的移动机器人路径规划

针对人工势场的路径规划具有目标不可达、合力为零而导致的陷阱,提出了一种基于改进人工势场模型和量子遗传算法相结合的移动机器人路径规划方法。在路径评价指标引入了路径安全性能和路径校正频率,采用量子遗传算法来选择人工势场模型的参数,从而克服其模型缺陷,同时实现了路径和安全性的优化。仿真结果表明,该方法能有效地提高路径规划的性能。     

基于混合势场法的移动机器人路径规划

针对目前移动机器人在路径规划中出现的问题,提出一种自主移动机器人路径规划的新方法——混合势场法。分析了人工势场法的不足,找出局部极小值点的形成原因;针对人工势场法中障碍物附近目标不可达问题,采用了在斥力场函数中加入斥力因子,使得机器人顺利到达目标点;针对陷入局部极小值和振荡的问题,提出了混合势场法,通过将势场法和可视图法结合起来,使得机器人走出局部极小值和振荡区域。最后,将混合势场法应用于室内移动机器人的路径规划中,仿真实验证明了该方法的有效性。     

移动机器人最优路径规划方法

针对移动机器人路径规划效率低的问题,提出了一种基于改进的最短路径快速算法的移动机器人最优路径规划方法。该方法在障碍Voronoi图基础上根据规则将起始点与终点加入该图以得到无碰撞路径图,然后采用改进的最短路径快速算法搜索从起始点到终点的最优无碰撞路径。仿真结果表明,采用该改进算法后,移动机器人能够沿着最优无碰撞路径前进,快速达到终点。     

基于模糊人工势场法的智能全向车路径规划

针对于移动机器人在传统人工势场法路径规划中易于陷入局部最小点而无法抵达目标点的问题,同时考虑到实际环境中人工势场法相关参数的不确定性,提出了一种基于模糊人工势场法的动态路径规划方法。借助于专家经验进行模糊决策,调整移动机器人在各个时刻的合力大小和方向,进而解决斥力常数、引力方向偏角以及机器人行驶速度的不确定性问题。为了验证该方法的有效性,在智能全向车平台进行了应用,结果表明,智能全向车运动轨迹平滑,避免了实际应用中的震荡问题。     

移动机器人的实时路径规划研究与仿真

研究移动机器人的实时路径规划问题.为了实现移动机器人在动态不确定环境下实时地避开障碍物,安全到达目标点,提出一种人工势场法与指导性RRT算法结合的改进算法,利用人工势场法在初始环境中预规划一条初始路径.当有新的障碍物出现并且覆盖了初始路径时,启动实时规划.在新的障碍物周围确定合适的规划空间,可利用指导性RRT算法规划局部路径.最后,合并初始路径与局部路径,得出最终路径.仿真结果表明,改进的混合算法能够有效实现移动机器人的无碰撞实时规划,路径长度和规划时间有明显改善.     

移动机器人路径规划方法研究

针对室内动态非结构化环境下的移动机器人路径规划问题,提出了一种能够将全局路径规划方法和局部路径规划方法相结合、将基于反应的行为规划和基于慎思的行为规划相结合的路径规划方法．全局路径规划器采用A*算法生成到达目标点的子目标节点序列;局部路径规划器采用改进的人工势场方法对子目标节点序列中相邻两节点进行路径平滑和优化处理．在考虑了移动机器人运动学约束的前提下,该方法不但能够充分利用已知环境信息生成全局最优路径,而且还能及时处理所遇到的随机障碍信息．仿真研究与在室内复杂环境下的实际运行结果验证了该方法的有效性．     

移动机器人的混合式路径规划算法研究

针对移动机器人在两个相邻的子工作区域中易陷入局部死区陷阱的问题,提出慎思层与反应层相结合的混合式路径规划算法。首先,在慎思层采用栅格法为移动机器人规划出全局较优路径序列,并为反应层提供子目标点。然后,在反应层采用人工势场法或行为分解法实现慎思层规划的路径,并对环境中的障碍物进行避障。仿真结果表明,混合式路径规划算法具有良好的规划效果。基于栅格法与人工势场法的混合式路径规划以及基于栅格法与行为分解法的混合式路径规划都能使移动机器人高效地到达目标点,有效地实现避障。移动机器人路径规划解决方案对室内移动机器人的导航和避障具有一定的借鉴意义。     

基于改进人工势场法的移动机器人路径规划

基于传统人工势场法的机器人路径规划存在障碍物附近目标不可达和局部极小点的问题。在研究该问题产生原因的基础上,提出了一种基于改进人工势场法的移动机器人路径规划算法。该算法在斥力函数中引入了机器人和目标点之间的距离,在极小点附近自主建立虚拟目标牵引点并隔离原有目标点,解决了传统人工势场法的局部极小点问题,使机器人到达了目标点。仿真结果说明了改进后算法的有效性。     

基于激光雷达的机器人改进人工势场路径规划研究

人工势场法路径规划需要建立在已知环境下障碍物分布位置的基础之上,而激光雷达传感器可以用于未知环境下障碍物分布位置的探测和获取,因此可以将两者结合,从而解决移动机器人未知环境下路径规划问题。该课题建立在人工势场法理论基础之上,在Matlab中构建路径规划仿真图形用户界面,利用机载激光雷达传感器探测获取障碍物的位置分布信息,通过串口将数据传输至Matlab软件中并显示。在Matlab软件下编写人工势场路径规划的实现算法,进行仿真实验。实验结果表明,传统人工势场法路径规划存在的两个问题,分析原因后给出一种改进的人工势场法,并在之前的图形用户界面下继续进行仿真实验。仿真结果表明：改进的人工势场法有效地实现了路径优化的目标。     

广义Voronoi图求解多机器人运动规划

在拥挤环境中,由于障碍物的边界形状比较复杂,需要使用广义Voronoi图表示空间环境。且在多移动机器人的运动规划过程中,需要协调多个机器人的运动,必须得到Voronoi图通道的宽度。为此提出了一种计算拥挤障碍物环境中生成的广义Voronoi图及其通道宽度的算法。并在生成的Voronoi图上利用A*算法对多个机器人进行路径规划,并利用分布式方法协调多个机器人运动。对协调两个机器人运动的过程进行了仿真,仿真结果表明利用提出的算法生成的具有通道宽度信息的Voronoi图能够满足多移动机器人运动规划的需要。     

基于Voronoi图理论的自由边界型腔加工路径规划

Ｖｏｒｏｎｏｉ图是计算几何研究中的一个有力工具。给出了基于Ｖｏｒｏｎｏｉ图和单调区划分的型腔数控加工环切轨迹规划算法,并首次将其应用于边界为自由曲线的型腔,提高了Ｖｏｒｏｎｏｉ图在该领域的应用价值。     

基于Voronoi图的定性路径推理

动态空间知识的表示与推理是定性空间推理研究的重要内容.基于Voronoi图及其动态变化,提出运动路径定性表示与推理方法.先根据Voronoi图空间邻近关系定义Voronoi图生成子空间关系,进一步定义定性位置及概念邻域,并应用概念相邻的定性位置序列给出定性路径表示.再由动态Voronoi图的边集变化和给出的概念邻域中定性位置间最短路径的启发式算法,设计并实现具有观察者角度的定性路径推理算法.最后,实验分析并验证该方法的有效性.     

A voronoi diagram‐visibility graph‐potential field compound algorithm for robot path planning

Numerous methods have been developed to solve the motion planning problem, among which the Voronoi diagram, visibility graph, and potential fields are well‐known techniques. In this paper, a new path planning algorithm is presented where these three methods are integrated for the first time in a single architecture. After constructing the generalized Voronoi diagram of C‐space, we introduce a novel procedure for its abstraction, producing a pruned generalized Voronoi diagram. A broad freeway net is then developed through a new α‐MID (maximal inscribed discs) concept. A potential function is assigned to the net to form an obstacle‐free network of valleys. Afterwards we take advantage of a bidirectional search, where the visibility graph and potential field modules execute alternately from both start and goal configurations. A steepest descent mildest ascent search technique is used for local planning and avoiding local minima. The algorithm provides a parametric tradeoff between safest and shortest paths and generally yields shorter paths than the Voronoi and potential field methods, and faster than the visibility graph. It also performs well in complicated environments. © 2004 Wiley Periodicals, Inc.     

突发威胁情况下的无人机航迹重规划

为了提高Voronoi图在航迹规划方面的实用性,提出了一种改进型的Voronoi图构造模型。该模型通过引入威胁源的不可穿越区域边界,利用折中原理,在Delaunay三角网的基础上构建航迹拓扑空间。改进型的Voronoi图模型拓展了传统模型的航迹段数量,提高了航迹段对威胁的敏感性,使规划的航迹更为合理。其次,在分析突发威胁对于航迹拓扑空间影响的基础上,提出了一种基于改进型Voronoi图的航迹重规划模型,并结合D*算法对突发情况下的航迹重规划进行了研究,规划出了理想航迹。     

无人飞行器航迹规划研究

航迹规划的目的是要利用地形和敌情等信息,规划出生存概率最大的无人飞行器突防轨迹。通过对航迹规划任务的仿真需求分析,对无人飞行器的航迹规划进行了研究。首先根据遍布威胁的战场环境,构造了基于威胁源的Voronoi图,得到规避威胁的航迹路线;然后采用Dijkstra算法,搜索出最优航迹路线;最后利用Visual Studio .Net 2010开发平台,在MS SQL Server 2008数据库支持下,运用Visual C# 2008编制图形化界面,设计开发了无人飞行器航迹规划仿真系统,并给出了开发结果,实现了仿真结果的图形显示,为进一步的研究航迹规划奠定了基础。     

一种基于点集自适应分组构建Voronoi 图的并行算法

论文提出一种基于点集自适应分组构建Voronoi 图的并行算法,其基本思 路是采用二叉树分裂的方法将平面点集进行自适应分组,将各分组内的点集独立生成 Voronoi 图,称为Voronoi 子图;提取所有分组内位于四边的边界点,对边界点集构建Voronoi 图,称为边界点Voronoi 图;最后,针对每个边界点,提取其位于Voronoi 子图和边界点Voronoi 图内所对应的两个多边形,进行Voronoi 多边形的合并,最终实现子网的合并。考虑到算法 耗时主要在分组点集的Voronoi 图生成,而各分组的算法实现不受其他分组影响,采用并行 计算技术加速分组点集的Voronoi 图生成。理论分析和测试表明,该算法是一个效率较高的 Voronoi 图生成并行算法。     

一种内河海事无人艇路径规划算法设计与仿真

为了解决内河海事无人艇路径规划问题,提出了一种基于电子江图的路径遍历算法。该算法以分层的电子江图为基础,运用全局路径规划和局部路径规划的方法寻找近似可航路径。运用栅格法在复杂多变的内河环境中选择可航区域,运用Voronoi图对动态物标或可视为质点的碍航物建立航行路径集;将可航区域（或轻微碍航区域）与航行路径集公共区域记为可航路径;并运用贝塞尔曲线和二次规划数学方法进行优化。Matlab仿真结果表明,当障碍物位置坐标不同或目的地位置坐标不同时均可以生成近似可航路径;生成的不同近似可航路径均能被优化为最优安全可航路径,所以建立的环境模型以及使用的路径规划算法是有效、可行的。     

Voronoi图算法及其在混合电路的衬底耦合研究中的应用

提出了对版图进行划分的Ｖｏｒｏｎｏｉ图的算法：将Ｖｏｒｏｎｏｉ图进行变换,通过扫描技术,从下到上对每个点与交点进行处理,从而形成变换后的Ｖｏｒｏｎｏｉ图,最后将此图转换为Ｖｏｒｏｎｏｉ图．在计算中,针对集成电路的物理特性,改进了阱区附近的Ｖ图的生成以及多个水平位置点和兼并问题．算法时间复杂度为Ｏ（ｎｌｏｇｎ）,空间复杂度为Ｏ（ｎ）．     

基于Voronoi图的定性路径

定性路径是定性空间推理的一个基本概念。给出了一个基于Voronoi图的定性路径表示与推理方法。该方法应用Voronoi图的邻近关系来表示定性位置和定性路径,即用运动点所在Voronoi区域的邻域来表示定性位置,用运动点所经过的定性位置序列来表示定性路径。设计并实现了一个定性路径推理算法,基于初始Voronoi图及不同时刻所有Voronoi区域的边数来动态更新Voronoi图邻近关系,可识别出运动点并找出定性路径。实验结果表明,该方法是可行的。     

平面形状和布置的一种统一的定性表示方法

基于广义Ｖｏｒｏｎｏｉ图式，提出了Ｖｏｒｏｎｏｉ骨架边的跨度和势的概念，给出了保持连通性的层次骨架的建构算法。