一种人工势场导向的蚁群路径规划算法

针对复杂环境下的机器人路径规划问题,提出一种势场法优化的蚁群路径规划算法。为提高算法收敛速度,将人工势场法的规划结果作为先验知识,对蚁群初始到达的栅格进行邻域信息素的初始化,并通过构建势场导向权改变蚂蚁概率转移函数,使其作用于蚂蚁路径搜索的始终,从而改善蚁群路径搜索的盲目性。仿真结果表明,新算法具有收敛速度快、规划路径短以及环境自适应的优点。     

基于八叉树建模和ACA的三维管路路径规划

传统的三维管路路径规划算法存在等分栅格建模时间长、占用存储空间大、蚁群算法搜索效率低等问题。为此,提出一种基于八叉树建模和改进蚁群算法的路径规划算法。采用八叉树模型进行环境建模,由动态启发信息指导生成初始解,使搜索路径的概率选择机制更合理,通过更新排列前w位和后h位的蚂蚁路径信息素,缩小算法的存储空间,避免搜索规则过度使用。仿真实验结果证明,该算法收敛快速,求解效率较高。     

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.     

自适应蚁群算法的移动机器人路径规划

针对传统蚁群算法在路径规划中存在收敛速度和寻优能力不平衡，算法易陷入局部最优等问题，提出一种自适应改进蚁群算法。为了提高算法收敛速度，在栅格环境下，根据最优路径的特点以及实际环境地图的基本参数，对初始信息素进行差异化分配；为了提高蚂蚁搜索效率，在状态转移概率中引入转角启发信息并对路径启发信息进行改进；重新制定信息素更新策略，设定迭代阈值，调整信息素挥发系数和信息素浓度，使算法在迭代后期依然具有较强的搜索最优解能力；采用分段三阶贝塞尔曲线对最优路径进行平滑处理以满足机器人实际运动要求。通过实验仿真与其他算法进行对比分析，验证了改进算法的可行性、有效性和优越性。     

基于改进蚁群算法的多目标路径规划研究

传统蚁群算法因在复杂环境中容易产生死锁,导致部分蚂蚁失效,造成效率低下,迭代次数增多。为此,提出了一种利用环境信息引入环境因子来调整启发函数的方法从而降低死锁情况的发生,增加了有效蚂蚁的数量,从整体上提高了蚁群的搜索速度,扩大了搜索范围。同时,传统蚁群算法在路径规划中仅在理想地域内寻求最短路径,而多因素环境中最短路径往往并非最优解。为解决此问题通过在不同环境中对转移概率进行加权优化在追求路径最短的基础上提出多目标路径规划,丰富了蚁群算法的实用性和现实意义。最后经仿真实验对优化算法进行验证,证明了上述优化的可行性。     

多策略蚁群算法在机器人路径规划中的应用

在二维环境中,蚁群算法规划路径时易出现收敛慢,搜索得到的路径是次优路径等问题。针对这些问题,提出一种新式多策略改进的蚁群算法以提高路径寻优性能和搜索效率。根据当前栅格相对于起始点的位置采用非均匀信息素的分布方式,使得优势栅格的初始信息素浓度较高,避免蚂蚁盲目搜索;采用定向邻域扩展策略重新定义蚂蚁移动规则,进一步缩短路径并提高搜索效率;利用角度引导因子增加终点的指导作用,增加障碍物影响因子避免路径陷入死锁以及降低曲折路径的出现率;采用双层精英蚁策略加大最佳路径的信息素含量,防止算法陷入局部最优,提升算法收敛性。实验结果表明,经过改进后,算法的寻优性和收敛能力都得到了极大的提升。     

用改进蚁群算法求解函数优化问题*

提出将蚁群算法用于求解函数优化问题的新方法。使用一定数量的蚂蚁在解空间中首先随机搜索,然后模拟蚂蚁觅食的方式,更新搜索路径上的信息素,按照转移概率来决定搜索方向,即通过信息素来指引搜索,最后搜索收敛于各个全局最优解。给出了基于此思想的具体算法,并通过计算示例仿真说明了该算法的有效性,表明该算法可以同时快速收敛发现多个全局最优解,并保持稳定。     

基于改进蚁群算法的无人机路径规划

为了提高蚁群算法对于无人机的路径规划,提出了一种改进的蚁群算法,利用栅格地图法,改变蚁群算法的转移概率,加入死区判断,可以有效的减少"无效蚂蚁".并对更新信息素进行改进,增强每一代蚂蚁的最优路径的信息素,其他保持不变.同时舍去每一代蚂蚁的最长路径,用历史最短路径代替.此外,为避免在蚁群算法中陷于局部最优,再通过蚂蚁行走...     

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。     

基于改进蚁群算法的水面无人艇路径规划

针对水面无人艇路径规划问题,提出一种改进蚁群算法进行求解.该算法建立作用时效不同的局部禁忌表和全局禁忌表,实现对蚂蚁途经栅格的分类存储,在蚂蚁发生障碍死锁和自死锁时分别采取不同的死锁处理策略,从而降低无效蚂蚁产生的概率,提高解的多样性;引入当前蚂蚁所处栅格与终点栅格之间的欧式距离,设计自适应启发函数,以避免蚂蚁路径搜索的初期盲目性与后期单一性;适时采用历史最优路径替换本轮迭代中的最差路径,保证已搜索到的最优路径不会丢失.在不同规模、不同复杂度地图中的仿真结果表明,所提出改进算法能够大幅度提高搜索过程中有效蚂蚁的数量,其收敛速度与精度两方面性能均优于未改进算法.在规模较大、复杂度较高的地图中,更能体现应用改进算法的优越性.     

基于双向搜索的改进蚁群路径规划算法

针对移动机器人在复杂地图环境中移动耗时长、易陷入局部最优等问题,设计了一种基于双向搜索的改进蚁群路径规划算法。基于K-means算法对地图预处理,量化地图的局部复杂度程度,并将局部环境信息融合到状态转移概率函数,使机器人优先选择在复杂程度小的区域进行寻优,减少路径拐点。设定双向搜索规则,改进启发函数,提高算法的局部方向搜索精度和全局搜索效率。针对蚁群算法中蚂蚁遇到U障碍物陷入死锁的问题,提出死锁判断系数,增加了有效蚂蚁的数量,进一步提高了算法性能。仿真结果表明所设计的算法在复杂地图环境中相较于传统蚁群算法移动机器人的路径搜索效率更高。     

基于变步长蚁群算法的移动机器人路径规划

针对传统蚁群算法以及双层蚁群算法在路径规划中存在搜索效率低、收敛性较慢以及成本较高的问题,本文提出了变步长蚁群算法。该算法扩大蚁群可移动位置的集合,通过对跳点的选择以达到变步长策略,有效缩短移动机器人路径长度;初始化信息素采用不均匀分布,加强起点至终点直线所涉及到栅格的信息素浓度平行地向外衰减;改进启发式信息矩阵,调整移动机器人当前位置到终点位置的启发函数计算方法。试验结果表明:变步长蚁群算法在路径长度及收敛速度两方面均优于双层蚁群算法及传统蚁群算法,验证了变步长蚁群算法的有效性和优越性,是解决移动机器人路径规划问题的有效算法。     

B样条曲线融合蚁群算法的机器人路径规划

针对蚁群算法在静态环境下全局路径规划存在无法找到最短路径、收敛速度慢、路径搜索盲目性大、拐点多等问题,提出一种改进蚁群算法。以栅格地图为机器人运行环境,对初始信息素进行非均匀分布,使路径搜索更倾向于起点和目标点的连线附近;把当前节点、下一节点和目标点的信息加入启发式函数,同时引入动态调节因子,促使启发函数在迭代前期起主导作用,而后期则加强信息素引导;引入伪随机转移策略,以减少路径选择的盲目性,加快找到最短路径;动态调整挥发系数,使得前期挥发系数大,后期较小,从而避免算法陷入早熟;在最优解的基础上,引入B样条曲线平滑策略,以进一步优化最优解,使得到的路径更短且更加平滑。对改进算法的主要参数进行敏感性分析,并对该算法的各改进环节的可行性与有效性进行了实验,而且在20×20和50×50环境下与传统蚁群算法及其他改进蚁群算法进行仿真对比,实验结果验证了改进算法的可行性、有效性和优越性。     

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。     

The free step length ant colony algorithm in mobile robot path planning

An improved ant colony algorithm was proposed with the unlimited step length of finding optimal path. It aims at the shortcomings of the traditional ant colony algorithms such as the single step length of finding the optimal path, tendency to fall into local optima and poor convergence. The diversity of choosing a path of ant was increased, further optimizing results, the heuristic information adopting a long step priority was improved at the same time, and a different update mode of local information through choose/pass grid was adopted. Simulation results showed that, the free step length ant colony algorithm could find a shorter path and its convergence was better compared with the traditional ant colony algorithms.     

基于改进势场蚁群算法的机器人路径规划

提出一种全局静态环境下移动机器人路径规划的改进势场蚁群算法.该算法采用人工势场法求得的初始路径和机器人与下一个节点之间的距离综合构造启发信息,并引入启发信息递减系数,避免了传统蚁群算法由于启发信息误导所致的局部最优问题;依据零点定理, 提出初始信息素不均衡分配原则,不同的栅格位置赋予不同的初始信息素,降低蚁群搜索的盲目性,提高算法的搜索效率;设定迭代阈值,自适应调节信息素挥发系数,使得该算法具有较高的全局搜索能力,避免出现停滞现象.仿真结果验证了所提出算法的可行性和有效性.     

A fast two-stage ACO algorithm for robotic path planning

Ant colony optimization (ACO) algorithms are often used in robotic path planning; however, the algorithms have two inherent problems. On one hand, the distance elicitation function and transfer function are usually used to improve the ACO algorithms, whereas, the two indexes often fail to balance between algorithm efficiency and optimization effect; On the other hand, the algorithms are heavily affected by environmental complexity. Based on the scent pervasion principle, a fast two-stage ACO algorithm is proposed in this paper, which overcomes the inherent problems of traditional ACO algorithms. The basic idea is to split the heuristic search into two stages: preprocess stage and path planning stage. In the preprocess stage, the scent information is broadcasted to the whole map and then ants do path planning under the direction of scent information. The algorithm is tested in maps of various complexities and compared with different algorithms. The results show the good performance and convergence speed of the proposed algorithm, even the high grid resolution does not affect the quality of the path found.