改进蚁群算法在迷宫路径寻优中的应用研究

针对机器人在障碍环境下寻找最优路径的问题,提出了一种动态环境下的机器人路径规划的仿生算法.该算法采用栅格法对场地建模,并模拟蚂蚁的觅食行为,由多只蚂蚁协作完成最优路径的搜索.搜索过程采用了概率搜索策略和自适应调整信息素的方法,使得搜索策略更有效.仿真实验结果表明,在场地复杂的情况下,该算法可以有效地规划出最优路径.     

基于栅格法的机器人路径规划蚁群算法

描述了一种静态环境下的机器人路径规划仿生算法．该算法用栅格法对场景进行建模,模拟蚂蚁的觅食行为,由多只蚂蚁协作完成最优路径的搜索．搜索过程采用了概率搜索策略、最近邻居策略和目标导引函数,使得搜索过程极为迅速高效．仿真实验结果表明,即使在障碍物非常复杂的地理环境,用本算法也能迅速规划出最优路径,且能进行实时规划,效果十分令人满意．     

基于蚂蚁自动分流的机器人路径规划新算法

在复杂障碍环境下,如何使机器人所走路径最优,一直是机器人路径规划研究领域里的一个研究热点。依据真实蚂蚁具有自动分流功能这一研究成果,提出了一种全新的机器人路径规划蚂蚁算法。该方法首先用栅格法对机器人运动环境进行建模,在此基础上,两组蚂蚁进行相向觅食,当某节点被多只蚂蚁选择时,则自动分流,从而扩大了搜索范围,增强了搜索多样性,有利于获得最优解。计算机仿真实验表明,即使在复杂的环境下,用该算法也可以较迅速的规划出一条全局优化的路径,效果令人满意。     

一种改进的机器人路径规划蚁群算法

描述了一种静态环境下机器人路径规划的改进蚁群算法．该算法使用栅格法对机器人的工作空间进行建模．通过模拟蚂蚁的觅食行为,使蚂蚁在起始点和目标点之间采用折返的方式完成最优路径的搜索,增强了蚂蚁搜索的多样性;搜索过程采用“惯性原则”和最大信息素搜索策略,使蚂蚁对最优路径更为敏感;同时,根据信息素在栅格模型中散播的特点,提出一种新的信息素更新策略和散播方式,加快解的收敛速度．仿真结果验证了该算法的有效性,即使在障碍物复杂的地理环境,用本算法也能迅速规划出最优路径．     

动态环境下机器人多目标路径规划蚂蚁算法

研究了一种新颖的动态复杂不确定环境下的机器人多目标路径规划蚂蚁算法。该方法首先根据蚂蚁觅食行为对多个目标点的组合进行优化,规划出一条最优的全局导航路径。在此基础上,机器人按照规划好的目标点访问顺序根据多蚂蚁协作局部路径算法完成局部路径的搜索。机器人每前进一步都实时地进行动态障碍物运动轨迹预测以及碰撞预测,并重新进行避碰局部路径规划。仿真结果表明,即使在障碍物非常复杂的地理环境,用该算法也能使机器人沿一条全局优化的路径安全避碰的遍历各个目标点,效果十分令人满意。     

改进蚁群算法在机器人路径规划上的研究

基于蚁群算法在路径规划过程中出现收敛速度慢、易陷入局部最优,且在复杂环境下的寻优能力弱等缺陷,提出了一种适用于机器人路径规划的改进蚁群算法。在预规划路径基础上建立初始信息素矩阵,避免算法前期盲目搜索,提高搜索速度;将改进蚁群算法和A*算法进行有机融合,进一步提高蚁群算法搜索方向性和收敛速度。制定信息素更新规则时引入拐点评价函数,提高搜索路径的光滑性,提高机器人安全性和降低能耗;提出回退策略有效减少蚂蚁死亡数量,提高路径规划方法的鲁棒性。仿真实验表明,在相同的环境下,改进的蚁群算法在机器人路径规划中搜索效率和收敛速度明显优于其他算法。     

基于栅格模型机器人路径规划的改进蚁群算法

提出了一种静态环境下机器人路径规划的改进蚁群算法.该算法使用栅格法对机器人的工作空间进行建模,通过模拟蚂蚁的觅食行为,采用折返的迭代方式对目标进行搜索;在搜索过程中,以移动方向一定范围内最大信息素和目标引导函数作为启发式因子;此外,根据蚁群算法处理本问题时信息素散播的特点,重构了信息素的更新策略和散播方式.仿真试验结果表明,改进措施使最优路径的寻找快速而高效,即使在障碍物非常复杂的环境下,算法也能迅速地规划出一条最优路径.     

一种栅格模型下机器人路径规划的改进蚁群算法

提出了一种静态环境下机器人路径规划的改进蚁群算法。该算法使用栅格法对机器人的工作空间进行建模,通过模拟蚂蚁的觅食行为,采用折返的迭代方式对目标进行搜索。在搜索过程中,以移动方向一定范围内最大信息素和目标引导函数作为启发式因子。此外,根据蚁群算法处理本问题时信息素散播的特点,重构了信息素的更新策略和散播方式。仿真实验结果表明,这些改进措施使最优路径的寻找快速而高效,即使在障碍物非常复杂的环境下,也能迅速地规划出一条最优路径。     

动态复杂环境下的机器人路径规划蚂蚁预测算法

研究了一种新颖的动态复杂不确定环境下的机器人路径规划方法和动态避障码蚁预测算法.该方法模拟蚂蚁的觅食行为,由多组蚂蚁采用最近邻居搜索策略和趋近导向函数相互协作完成全局最优路径的搜索.在此基础上用虚拟蚂蚁完成与动态障碍物碰撞的预测,并用蚁群算法进行避障局部规划.理论和仿真实验结果均表明,即使在障碍物非常复杂的地理环境,用文中算法也能迅速规划出优化路径,且能安全避碰.     

复杂环境下的机器人路径规划蚂蚁算法

研究了全局静态环境未知时机器人的路径规划问题,提出了一种新颖的滚动规划蚂蚁算法.该方法将目标点映射到机器人视野域附近,再由两组蚂蚁采用最近邻居搜索策略相互协作完成机器人局部最优路径的搜索,机器人每前进一步,都由蚂蚁对局部路径重新搜索,因此,机器人前进路径不断动态修改,从而能使机器人沿一条全局优化的路径到达终点.仿真实验结果表明,即使在障碍物非常复杂的地理环境,用本算法也能迅速规划出一条优化路径,且能安全避碰,效果十分令人满意.     

A modified ant optimization algorithm for path planning of UCAV

A modified ant algorithms is presented as a fast and efficient approach for path planning of UCAV in this paper. To fleetly and reliably accomplish the air combat task, the path planning plays an extremely important role in the design of UCAV. The planned path can ensure UCAV reach the destination along the optimization path with the minimum probability of being found and the minimum energy consumed cost. Due to the big search space, the original ant algorithm can easily converge to local best solutions, and the search speed is slow. For avoiding these disadvantages, an improved ant algorithm is given and it is used to optimize path of UCAV. The modified ant algorithm can improve the speed of selection course, and decrease the probability of local best solutions. When UCAV meets the unexpected threat during its fly, it needs to revise the aforehand given path with re-planning technology. Based on the modified ant algorithm, a new method of three-dimensional real-time path re-planning is presented for UCAV. The simulation results show that this proposed path-planning scheme can obtain the optimization path which can be re-optimized when the unexpected threats appear.     

Planning multiple paths with evolutionary speciation

This paper demonstrates a new approach to multidimensional path planning that is based on multiresolution path representation, where explicit configuration space computation is not required, and incorporates an evolutionary algorithm for solving the multimodal optimization problem, generating multiple alternative paths simultaneously. The multiresolution path representation reduces the expected search length for the path-planning problem and accordingly reduces the overall computational complexity. Resolution independent constraints due to obstacle proximity and path length are introduced into the evaluation function. The system can be applied for planning paths for mobile robots, assembly, and articulated manipulators. The resulting path-planning system has been evaluated on problems of two, three, four, and six degrees of freedom. The resulting paths are practical, consistent, and have acceptable execution times. The multipath algorithm is demonstrated on a number of 2D path-planning problems     

基于改进蚁群算法的星球探测机器人路径规划技术

对蚁群算法中蚂蚁的个体行为进行改进,解决了星球表面复杂环境下探测机器人的路径规划问题．在个体行为中加入目标导向行为、惯性行为和沿障碍行走行为,并进行加权融合,改进了传统的ACO算法,提高了算法的智能,保证了算法的全局收敛性．在蚁群算法规划的基础上提出一种紧绳算法。对蚁群算法的最后结果进行处理,最终给出了最优规划路径．最后通过仿真对该方法进行验证．     

融合改进A*算法和Morphin算法的移动机器人动态路径规划

在动态未知环境下对机器人进行路径规划,传统A*算法可能出现碰撞或者路径规划失败问题。为了满足移动机器人全局路径规划最优和实时避障的需求,提出一种改进A*算法与Morphin搜索树算法相结合的动态路径规划方法。首先通过改进A*算法减少路径规划过程中关键节点的选取,在规划出一条全局较优路径的同时对路径平滑处理。然后基于移动机器人传感器采集的局部信息,利用Morphin搜索树算法对全局路径进行动态的局部规划,确保更好的全局路径的基础上,实时避开障碍物行驶到目标点。MATLAB仿真实验结果表明,提出的动态路径规划方法在时间和路径上得到提升,在优化全局路径规划的基础上修正局部路径,实现动态避障提高机器人达到目标点的效率。     

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。     

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。     

Path Planning for Autonomous Underwater Vehicles

Efficient path-planning algorithms are a crucial issue for modern autonomous underwater vehicles. Classical path-planning algorithms in artificial intelligence are not designed to deal with wide continuous environments prone to currents. We present a novel Fast Marching (FM)-based approach to address the following issues. First, we develop an algorithm we call FM* to efficiently extract a 2-D continuous path from a discrete representation of the environment. Second, we take underwater currents into account thanks to an anisotropic extension of the original FM algorithm. Third, the vehicle turning radius is introduced as a constraint on the optimal path curvature for both isotropic and anisotropic media. Finally, a multiresolution method is introduced to speed up the overall path-planning process     

不确定环境下一种新的双蚁群路径规划算法

蚁群算法作为一种新型的模拟进化算法,被广泛地用于路径规划问题。但是传统的蚁群算法存在搜索时间长、收敛速度慢、易于陷入局部最优等缺点,为了克服算法的不足,该文提出一种改进的双蚁群算法,通过改变启发因子,同时引入最大最小蚁群系统思想对信息素进行更新以提高算法性能。实验结果表明,与同类算法相比,该算法能得到更优的路径。     

基于改进蚁群算法的网络路由重组

针对不同的网络实际条件,提出一种改进的蚁群算法寻找网络中任意2个节点间的最优路由。在同时考虑路由中节点间链路上的耗费和延时的情况下,通过增强公式对影响因子的敏感程度加快收敛速度。仿真结果表明,即使在所构建的网络拓扑结构发生改变时,该方法也能够有效并较快地找到最优路由,实现网络的重组和路由。     

Evolutionary path planning for robot assisted part handling in sheet metal bending

While the bending sequence planning has been intensively studied, design of the motion path of a sheet metal part in the bending operation tends to be ignored by researchers. Because during the bending operation, the space for maneuvering a sheet metal part is very small, collisions between the part and bending tools are likely to occur. When a robot is used to handle the part, the role of an automatic path-planning tool becomes more significant. In this study, an evolutionary path-planning approach for robot-assisted handling of sheet metal parts in bending is firstly proposed and implemented. The proposed approach globally searches the motion path space to identify feasible paths. Collision detection algorithms based on segment intersection are used to check if the generated paths are feasible or infeasible. This method can automatically design feasible handling operations for a robot. Simulation examples on a simple “V” shaped part and a part with multiple bents demonstrate that the approach is efficient and practical.