图规划框架下的规划合成与分解

提出了原子规划、独立规划、子规划以及父规划等概念,给出了图规划框架下的规划分解算法,有效地解决了在现实世界中求出有效规划后,初始条件发生改变的情况。定义了相关动作、相关规划以及相关规划的判定方法,提出了规划合成算法。几个有效规划的单独执行会浪费资源,针对这种情况该文提出了解决方案。     

概率规划的研究与发展

概率规划是智能规划研究的一个重要方面, 首先给出概率规划领域定义语言, 并介绍其语法及语义, 随后重点介绍了求解概率规划的各种方法, 如动态规划、启发式动态规划和基于规划图的方法等, 并分析了各种方法的特点. 最后对国际概率规划比赛进行了介绍.     

图规划框架下规划修补算法的研究与实现

智能规划是人工智能研究领域近年来发展起来的一个研究热点。在图规划框架下,充分考虑了图的层次结构对规划修补的作用,利用已有的修补结果,对GPG修补算法进行了改进,针对特定的变化情况,给出了一种有效的修补算法。实验数据表明,修补算法有较好的有效性。     

非确定规划及带有时间和资源的规划的研究

智能规划是人工智能近年来的研究热点, 早期的工作主要是围绕着具有较强约束的经典规划展开, 最近的工作放宽了这些假设, 使智能规划逐渐走向应用。在分析经典规划特点的基础上, 介绍了非确定规划的研究进展和带有时间和资源的规划的研究, 并对智能规划的进一步工作和存在的问题提出了一些看法。     

智能规划器StepByStep的研究和开发

智能规划器是智能规划研究成果的重要表现形式,规划器的求解效率和规划质量是智能规划理论研究的直接反映.首先介绍智能规划器的一般结构和StepByStep规划器的总体结构,然后详细阐述StepByStep规划器各组成部分所采用的方法和策略,定义谓词知识树来提取领域知识.在谓词知识树的基础上定义谓词规划树,并用各种策略来提高规划树的生成效率.在谓词规划树的基础上设计StepByStep的规划策略,最后用8个规划器对3个具有代表性的基准规划领域及其规划问题进行实际的求解实验,分析了StepByStep规划器在求解效率和规划质量上的具体表现.实验数据表明,StepByStep规划器的规划策略对3个不同规划领域都具有很好的指导作用,验证了领域知识在规划求解过程中的实际价值.     

电梯规划的动态模型

讨论了写字楼上下班高峰期的电梯规划问题。首先提出了电梯方案的衡量标准,然后建立了一个比较完整的“动态规划”模型,对模型进行了求解。最后,对结果作了进一步的讨论,讨论了该模型对一般建筑以及超高建筑规划时候结果的不同,并回过头来验证了衡量标准的正确性。最后根据一个实际问题给出解决的方案。     

基于学习的规划技术研究

经过近十多年的努力,现代智能规划器无论是效率还是处理能力均得到了极大提高。鉴于现有规划理论的局限性,进一步提高现有规划技术效率已愈显困难。现有的大多数规划器均不具备学习能力,无法从先前求解经验中学习有用知识。综述了基于学习的规划技术的发展现状,然后重点介绍了规划大赛中最佳学习器所使用的学习技术,最后指出当前基于学习的规划技术研究领域中存在的主要问题。     

机器人运动规划方法的研究

针对路径规划以及碰撞检测这一研究的重点问题,提出了G-空间法、人工势力场法、遗传算法等。序列规划问题一般转化为旅行商问题来求解。在综合现有序列规划和路径规划方法的基础上,提出两种机器人运动规划算法：基于任意路径的运动规划算法和基于直线路径的运动规划算法,思路简单,能对各种机器人工程任务进行运动规划。     

一个基于知识的装配序列规划系统

本文提出一种基于知识的装配序列规划系统。该系统针对装配序列规划所涉及信息的纯几何描述和计算的复杂度等问题，采用领域知识推理，并结合适量几何计算的方法，求解装配序列规划问题。系统包括：任务理解，装配关系模型生成和序列规划三个组成部分。     

未知环境下移动机器人实时路径规划

针对在未知环境下实现移动机器人实时的路径规划问题,提出了一种将快速扩展随机树（RRT）算法与视野域自适应的滚动窗口相结合的路径规划算法。该方法实时获取滚动窗口内的局部环境信息,根据环境的变化,滚动窗口视野域进行自适应调整,通过分析滚动窗口内传感器获取的信息,结合改进后的RRT算法筛选出可行的路径,控制移动机器人到达子目标点,在此过程中动态监测规划好的路径,确保路径合理,并重复上述过程,直至到达目标区域。实验对比分析表明,该方法能实时并有效实现未知环境下移动机器人的路径规划。     

实现机器人动态路径规划的仿真系统

针对机器人动态路径规划问题,提出了在动态环境中移动机器人的一种路径规划方法,适用于环境中同时存在已知和未知,静止和运动障碍物的复杂情况。采用栅格法建立机器人空间模型,整个系统由全局路径规划和局部避碰规划两部分组成。在全局路径规划中,用快速搜索随机树算法规划出初步全局优化路径,局部避碰规划是在全局优化路径的同时,通过基于滚动窗口的环境探测和碰撞规则,对动态障碍物实施有效的局部避碰策略,从而使机器人安全顺利地到达目的地。仿真实验结果说明该方法具有可行性。     

带滚动约束轮移式机器人动态规划的研究

根据轮移式机器人的运动学模型,研究受到滚动约束轮移式机器人在动态环境中的运动规划问题.将快速随机搜索树算法与优化方法相结合,实现了一种新的算法,规划出既可避障又可满足机器人滚动约束的运动.将该算法运用到动态环境下机器人的运动规划中,并通过仿真表明该算法能较好地引导机器人在动态环境中实现满足滚动约束的避障路径.     

基于混合策略的轮式机器入路径规划方法

快速扩展随机树方法（R RT）是解决具有非完整性约束的轮式机器人路径规划问题的一种有效途径。R RT能够在规划过程中引入机器人动力学约束,但是当环境中存在大量障碍物时,R RT算法的路径搜索效率将会降低。另一方面,R RT算法不具有最优性,限制了其在轮式机器人路径规划中的应用。针对经典R RT算法的不足,提出一种混合的路径规划策略,首先通过路径导引点扩展多树R RT结构,利用多树R RT的局部探索与合并特性快速寻找可通行的区域范围,利用启发式搜索算法在可通行区域内快速寻找动力学可行的机器人运动轨迹。仿真与实车实验表明,该方法能够快速有效地解决复杂障碍物环境下的机器人路径规划问题。     

一种移动机器人路径规划新算法

快速搜索随机树（Rapidly-exploring random Tree Star,RRT*）算法在移动机器人实际应用中规划路径在转向部分存在较多的冗余转折点,导致移动机器人在移动转向过程中出现多次停顿与转向,为剔除规划路径中的冗余路径点,提高机器人移动流畅性,提出一种改进的 RRT*算法。算法将局部逆序试连法引入移动机器人路径规划,在确保RRT*算法概率完备性和渐进最优性的前提下,剔除规划路径中的冗余路径节点,使最终路径更加接近最短路径。通过MATLAB仿真实验证明,规划路径平均长度缩短4%,算法耗时缩短35%,改进后的RRT*算法能缩短规划路径且转向部分路径更加平滑。最后,使用改进后的RRT*算法在室内环境下进行移动机器人路径规划实验。实验结果表明：规划路径上无冗余路径点,且移动机器人沿路径移动流畅。     

基于B-RRT*FND算法的移动机器人路径规划

针对RRT*FN算法获取路径解的速度慢,且无法应用于动态环境等问题,提出固定节点数的动态双向渐近最优快速随机扩展树算法(bidrectional RRT* fix-node dynamic, B-RRT*FND),用于解决移动机器人在二维空间内快速实时获取无碰撞路径的问题.所提出算法基于RRT*FN算法,采用双向贪婪搜索方法加快路径搜索速度,解决单向RRT算法由于随机采样的盲目性造成的搜索速度慢、在狭窄环境下难以搜索到解的问题;利用固定节点算法在规划过程中不占用过多计算量的特点,在路径迭代优化过程中,实时更新地图信息,并对被破坏的原始路径进行修复重连,以完成算法的动态规划.将所提出算法与RRT、RRT*FN等算法在3种环境下进行对比仿真,验证结果表明,所提出算法在规划速度、路径解长度以及动态规划性能方面具有较好效果.     

基于子目标搜索的机器人目标导向RRT路径规划算法

为解决移动机器人未知环境下的路径规划问题,提出基于子目标搜索的机器人目标导向RRT(rapidly- exploring random trees)路径规划算法.一方面,针对传统RRT算法固有的盲目搜索问题,引入目标导向函数,形成目标导向RRT路径规划算法,这一改进可减少冗余搜索,提高路径规划效率;另一方面,为了使机器人在首次探索未知环境时也能顺利抵达目标点,提出3种不同情况下的子目标搜索策略,包括无障碍环境下的直达策略、扫到边界点时的最短距离策略和扫不到边界点时的后退策略,这3种策略使机器人能够完成对未知环境的探索,而且可以克服易出现的局部极小点问题,使机器人具有逃离局部极小环境的能力.仿真实验结果验证了所提出算法的可行性和有效性.     

基于对比优化的RRT路径规划改进算法

针对动态环境下机器人RRT路径规划算法缺乏稳定性和偏离最优解的问题,提出一种基于对比优化的RRT路径规划改进算法。算法在新一周期的环境下,通过对上一周期路径树进行剪枝和重新规划得到一条稳定的路径,同时利用基本RRT算法规划出一条新路径,通过对比两条路径得到较优解。仿真和真实机器人实验结果均表明,改进的算法提高了动态复杂环境下RRT路径规划的稳定性,并保证了规划的路径逼近最优解。     

一种改进的机器人滚动路径规划算法

研究了复杂未知环境下移动机器人的路径规划问题,旨在解决当机器人具有相当大的可视半径时,传统的滚动规划算法在解决路径规划问题时效率不高的问题。提出了一种局部规划中采用改进的A*算法的滚动规划算法。该算法引入一种二叉堆数据结构来存储局部规划待考察的节点,通过减少局部寻优中比较的次数来提高搜索的速度。仿真结果表明,该算法在解决这类路径规划问题时,能显著提高路径规划的效率,对其他的路径规划算法也有重要的借鉴意义。     

动态未知环境中移动机器人的滚动路径规划及安全性分析

借鉴预测控制滚动优化原理,研究了全局环境未知且存在动态障碍物情况下的机器人路径规划问题.提出的基于滚动窗口的移动机器人路径规划方法充分利用机器人实时测得的局部环境信息,以滚动方式进行在线规划,合理结合了优化与反馈,对动态环境具有良好的适应性.还对规划算法的安全性进行了分析.