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。     

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.     

基于改进蚁群和DWA算法的机器人动态路径规划

路径规划技术是移动机器人研究领域中的一个重要分支,使得机器人能够在多障碍物环境中安全快速地找到一条相对最优路径.针对全局路径规划时蚁群算法盲目性搜索、易陷入局部最优、收敛速度慢以及局部路径规划时DWA算法难以有效地规避动态障碍物等问题,提出一种改进蚁群算法与DWA算法的融合算法.首先,采用GRRT-Connect算法不等分配初始信息素,解决陷阱地图中局部最优问题;然后,增加蚁群接力搜索方法以解决蚂蚁禁忌表自死锁问题,并利用切片取优方法优化最优路径选择机制得到全局最优路径;接着,以最优路径关键点为子目标点运行DWA算法,提出自适应调节速度方法进行最优行驶;最后,提出预计算方法规避动态障碍物达到局部规划效果.仿真结果表明,与现有文献结果相比,融合算法最优路径长度缩短了10.28%,收敛速度加快了6.55%,验证了所提出算法的有效性和优越性.     

基于改进烟花-蚁群混合算法的智能移动体避障路径规划

针对二维静态环境下智能移动体避障路径规划问题,提出改进烟花-蚁群混合算法求解最优路径.首先,鉴于基本烟花算法的不足,提出增加“先锋火花”和采用“镜面映射”规则处理越界先锋火花的改进方法;然后,将改进烟花算法得到的最短路径作为参照路径,使其换算成蚁群算法的初始信息素分布,以解决蚁群算法收敛速度慢和初始信息素不足的缺点;最后,进行3种不同环境下的仿真实验,结果表明所提出的算法能够快速寻得高精度的最优路径,在应对复杂环境时也表现出良好的求解性能.所提出的算法为复杂环境下智能移动体避障路径规划提供了一种新思路.     

改进蚁群算法在移动机器人路径规划中的研究

移动机器人合理的路径规划是进行探索任务的前提,针对移动机器人路径规划的复杂性,把蚁群算法引入到机器人路径规划中;普通的蚁群算法存在收敛速度慢、效率低和容易陷入局部最优等缺陷,难以直接应用于机器人路径规划中;提出一种在蚁群算法中改进信息素的更新方式、引入最大最小蚁群系统以及改进状态转移规则的移动机器人路径规划方法,在栅格环境下对移动机器人的路径规划进行仿真测试,仿真结果表明该方法能缩小最优路径的查找范围,降低发现最优路径所需的循环次数,能有效提高最优路径的搜索效率,整体性能优于普通蚁群算法。     

优化蚁群算法在无人机航路规划中的应用

研究无人机航路规划问题,采用基本蚁群算法易陷入局部最优、搜索时间长导致人机作航路规划效率低的难题.为了提高无人机航路规划效率,提高速度和系统品质特性,提出了一种基于改进蚁群算法的无人机航路规划方法.算法前期采用了保留最优解和自适应航路点选择策略对路径进行优化,使之适应大规模问题求解;后期改进了基本蚁群算法中信息素、挥发因子的更新规则,通过改进使得每轮搜索后信息素的增量能更好地反映求解的质量,有效地避免陷入局部最优,加快了收敛,提高了搜索效率.采用改进的蚁群算法对无人机任务航路进行仿真,仿真结果表明,改进方法避免了陷入局部最优,并缩短了搜索时间,航路规划效率明显提高,证明是一种有效的无人机航路优化方法,可为实际应用提供参考.     

必经点约束型最短路径问题的研究

为了解决网络路由中带有必经点约束的网络拓扑中最优路径的问题,提出了采用改进的蚁群算法和Dijkstra算法对最优路径进行规划。首先,针对含有必经点约束的问题,在信息素初始化时增加在必经点上的信息素。其次,为了能够更好地找到最优解,采用了狼群分配算法进行信息素更新,提高了收敛速度,并且采用了Dijkstra算法对蚂蚁找到的最优路径进行二次优化。最后,分别用不同节点和必经点规模的网络进行实验,并与基本的蚁群算法进行了比较,证明了改进蚁群算法的正确性和高效性。     

基于改进蚁群算法的物流配送路径规划算法

针对物流配送的最优路径规划问题,论文在分析蚁群算法原理的基础上,运用MAKLINK图论建立物流配送路径模型,选取Dijkstra算法作为初始规划算法来确定蚁群算法的寻优目标函数,并对蚁群算法的信息素更新和节点选择进行了改进.在确定初始参数后,通过改进的蚁群算法规划出从起始点到结束点的最优路径.利用Matlab作为软件工具进行编码和仿真验证.实验结果表明,改进蚁群算法比传统蚁群算法能更好地规划路径,并且可以提高计算的收敛速度.     

蚁群算法优化及其在高速公路紧急救援中的应用

最优路径分析是高速公路紧急救援系统中的一个重要功能.为实现最短时间到达事故点,在高速公路网拓扑结构模型中引入道路实际行驶时间作为路段权值.针对基本蚁群算法在高速公路紧急救援最优路径求解中具有搜索时间较长、易于过早地收敛于非最优解甚至无法找出最优解的缺陷,在信息素的初始化和更新机制、搜索方向引导方面对算法进行了改进.优化算法仿真结果显示,此方法能较为准确地找到出救点和事故点间的最优路径、搜索效率高.     

基于改进蚁群算法的机器人路径规划研究

机器人自主移动导航是近年来研究的热点.针对蚁群优化(ACO)算法存在收敛速度慢以及易陷入局部最优的问题,提出了一种改进的ACO算法来解决机器人路径规划问题.上述算法将改进的人工势场(APF)算法和蚁群算法相结合,采用改进APF算法进行初始地图规划,减少了ACO算法初始规划的盲目性.算法利用A*算法的评估函数以及路径转折角度来改进启发函数,引入启发信息递增函数,免于局部最优的同时保证收敛速度.改进算法的信息素更新机制和路径评价函数,提高了算法的全局最优性,使得到的路径更符合实际需求.通过改进该算法的信息素更新机制和路径评价函数,提高了算法的全局最优性,得到的路径更符合实际需求.仿真结果表明,改进算法能提升收敛速度和最优解.     

基于改进的最大最小蚁群算法求解电力线路最佳抢修路径

电力线路最佳抢修路径就是一条物资点到故障点耗费时间最少的交通路径。最大最小蚁群算法改善了基本蚁群算法的过早停滞现象,适合于求解大规模问题,但仍存在收敛速度慢、求解质量差等缺点。针对最大最小蚁群算法的不足,提出了一种改进的最大最小蚁群算法来求解电力线路最佳抢修路径。该算法采用分段函数设置状态转移规则,结合噪声扰动方法进行局部搜索,并利用变异思想和A*算法产生邻域解。仿真实验表明,在求解电力线路最佳抢修路径时,该算法比其他改进蚁群算法具有更多的优越性,并分析了噪声扰动方法的参数对求解质量的影响。     

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。     

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。     

优化蚁群算法在反舰导弹航路规划中的应用

应用基本蚁群算法解决反舰导弹航路规划问题,会有收敛速度慢、计算时间长、易于过早陷入局部最优等缺点。针对该问题,引入轮盘式选择策略、精英策略以及路径优化策略对传统蚁群算法进行优化,并将优化算法应用于反舰导弹航路规划中;同时通过对反舰导弹的可行航向进行限定,缩小了航路规划的最大搜索范围。仿真实验表明,基于优化蚁群算法的反舰导弹航路规划不仅缩短了最优航路长度,而且提高了最优航路搜索过程的收敛速度。     

遗传-蚁群算法在智能交通中的应用

随着私家车的增多,城市交通问题越来越严重。为了解决这个问题,人们将计算机技术运用于城市智能交通系统(intelligent transportation systems,ITS)中。行车路径规划是城市智能交通体系中重要的一个环节。目前,有不少路径优化算法被提出用于解决行车路径规划问题,但各有不足。因此,提出了一种混合遗传蚁群算法(GACHA)。从基本蚁群算法入手,结合遗传和蚁群算法的各自优点,将两种算法的寻优过程循环多次结合。在蚁群算法的一次迭代循环后,将蚁群算法产生的较优解代替遗传算法中的部分个体,用以加快遗传算法的迭代速度。同时,将遗传算法算出的解设为较优路径来更新蚁群算法中的信息素分配,实现参数调整。多次相互指导能有效解决蚁群算法前期效率低和遗传算法后期冗余迭代的问题。实验结果表明,遗传-蚁群混合算法可以有效地避免陷入局部最优解,提高计算效率。它具有良好的优化和收敛性,能够准确地找到满足路网综合要求的最优路径。     

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。     

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%。     

基于改进蚁群算法的机器人路径规划研究

在二维静态环境下的机器人路径规划中,采用基本蚁群算法寻优存在搜索时间较长、效率较低、容易陷入局部最优等问题。针对这些问题对基本蚁群算法进行改进,改进的蚁群算法使用不同的期望值机制,采用挥发系数自适应方式更新信息激素,并加入拐点参数作为路径的评价标准之一。对这两种算法进行仿真分析,可得改进后的蚁群算法比基本蚁群算法搜索能力更强,算法效率更高,所寻路径更短。结果表明,该改进算法提高了算法效率,抑制了算法陷入局部最优并实现了机器人最优路径搜索,使机器人可以快速地避开障碍物安全到达目标点。     

基于改进蚁群与动态窗口法的AGV动态路径规划

针对全局静态路径规划算法无法有效躲避动态障碍物、局部动态路径规划算法缺少全局环境信息指导规划路径质量差或无法成功到达目标点等问题,提出了一种结合改进蚁群算法和动态窗口法的全局动态路径规划算法,实现在动态环境中的全局最优路径实时规划.对传统蚁群算法提出了初始信息素不均匀、双向分布、引入放大系数A增大相邻栅格启发信息差异、...     

改进蚁群与动态Q学习融合的机器人路径规划

基本Q学习算法应用于路径规划时,动作选择的随机性导致算法前期搜索效率较低,规划耗时长,甚至不能找到完整的可行路径,故提出一种改进蚁群与动态Q学习融合的机器人路径规划算法.利用精英蚂蚁模型和排序蚂蚁模型的信息素增量机制,设计了一种新的信息素增量更新方法,以提高机器人的探索效率;利用改进蚁群算法的信息素矩阵为Q表赋值,以减少机器人初期的无效探索;设计了一种动态选择策略,同时提高收敛速度和算法稳定性.在不同障碍物等级的二维静态栅格地图下进行的仿真结果表明,所提方法能够有效减少寻优过程中的迭代次数与寻优耗时.