基于改进PRM算法和事件触发机制的无人船动态避碰轨迹规划

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作者 王子铭 陈顺怀 郑龙 《船舶力学》 北大核心 2025年第8期1239-1249,共11页

无人船的轨迹规划是无人船自主航行的重要环节。本文基于改进PRM算法和事件触发机制提出一种无人船动态避碰的轨迹规划方法。首先,将PRM和A^(*)结合得到PRM-A^(*)算法,并基于PRM-A^(*)算法建立无人船轨迹规划模型。根据当前时刻的环境... 无人船的轨迹规划是无人船自主航行的重要环节。本文基于改进PRM算法和事件触发机制提出一种无人船动态避碰的轨迹规划方法。首先,将PRM和A^(*)结合得到PRM-A^(*)算法,并基于PRM-A^(*)算法建立无人船轨迹规划模型。根据当前时刻的环境态势建立栅格地图,通过PRM-A^(*)算法规划无人船的避碰路径,并建立该避碰路径的S-T栅格图。通过PRM-A^(*)算法对S-T栅格图规划无人船航速,从而得到当前时刻的无人船避碰轨迹。其次,基于事件触发机制建立无人船的动态避碰模型。根据无人船的TCPA和DCPA建立无人船碰撞危险度评估模型,并以此为基础设置事件触发条件;事件触发后,根据当前时间窗的环境态势规划无人船避碰轨迹。最后,分别进行开阔水域和限制水域的无人船轨迹规划仿真试验。结果显示,本算法可使无人船能有效地避开局部水域中静态障碍物和移动障碍物,并节省计算资源,提升计算性能。 展开更多

关键词 无人船 轨迹规划 prm-A^(*)算法 事件触发机制 TCPA DCPA

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改进PRM算法的无人机航迹规划 被引量：17

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作者 谭建豪 肖友伦 +1 位作者 刘力铭 孙敬陶 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第1期38-41,共4页

针对传统随机路标图(PRM)算法对航迹规划的自由空间进行随机采样表现出的随机性,和在狭窄通道中可能出现的航迹无解问题,提出一种改进PRM的航迹规划算法。通过将障碍物的边界点作为确定采样点,并对栅格地图的自由空间建立最优可行区域,... 针对传统随机路标图(PRM)算法对航迹规划的自由空间进行随机采样表现出的随机性,和在狭窄通道中可能出现的航迹无解问题,提出一种改进PRM的航迹规划算法。通过将障碍物的边界点作为确定采样点,并对栅格地图的自由空间建立最优可行区域,降低传统PRM算法随机采样点的分散性,使路径搜索具有明确性,以此来提高算法在时间和空间上的利用率。为验证算法的有效性,采用MATLAB仿真平台建立无人机二维和三维空间,进行航迹规划对比实验。实验结果表明:在三维空间中,改进PRM算法较传统PRM算法航迹规划时间降低2.469%至5.721%,航迹长度减少0.89%至1.54%。 展开更多

关键词 随机路标图(prm)算法 障碍物边界采样 最优可行区域 航迹规划

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基于PRM优化算法的移动机器人路径规划 被引量：18

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作者 程谦 高嵩 +1 位作者 曹凯 陈超波 《计算机应用与软件》 北大核心 2020年第12期254-259,296,共7页

针对PRM(Probabilistic Roadmaps)算法规划时间过慢和路径安全性不高的问题,对PRM算法进行优化。利用改变其采样点的连接点距离的方式,使路径网络图中不合理的路径减少,缩短在搜索阶段花费的时间,进而提高整体的规划效率。因为改变了连... 针对PRM(Probabilistic Roadmaps)算法规划时间过慢和路径安全性不高的问题,对PRM算法进行优化。利用改变其采样点的连接点距离的方式,使路径网络图中不合理的路径减少,缩短在搜索阶段花费的时间,进而提高整体的规划效率。因为改变了连接点的距离,所以规划出的路径连接了更多的采样点,增加了路线在弯道处距障碍物的距离,提高了路线的安全性。在ROS(Robot Operating System)中Stage仿真平台下进行仿真,结果表明优化后的PRM算法有效地提高了实际机器人路径规划的效率和安全性。 展开更多

关键词 路径规划 prm算法 移动机器人 ROS

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基于PRM改进的路径规划算法 被引量：26

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作者 邹善席 王品 韩旭 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第1期1-3,共3页

针对规划环境中障碍物较多,采样节点较少时,移动机器人使用传统PRM算法难以规划出路径的问题,提出一种改进的PRM算法,通过随机节点生成函数在自由空间生成随机节点,取代落在障碍物中的节点,在采样节点数目不变的情况下,提高自由空间中... 针对规划环境中障碍物较多,采样节点较少时,移动机器人使用传统PRM算法难以规划出路径的问题,提出一种改进的PRM算法,通过随机节点生成函数在自由空间生成随机节点,取代落在障碍物中的节点,在采样节点数目不变的情况下,提高自由空间中的节点数目,配合改进的节点增强法,优化路径,减少路径中的节点数目,完成路径规划。仿真结果验证了本算法的有效性,改进后的PRM算法能用较少的随机采样点找到一条可行路径,提高了节点的利用率,降低了路径中节点数目。 展开更多

关键词 prm算法 路径规划 机器人

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基于改进PRM的采摘机器人机械臂避障路径规划 被引量：30

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作者 邹宇星 李立君 高自成 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第1期52-56,共5页

针对采摘机器人机械臂在不确定的环境中进行采摘作业的要求,提出了一种基于改进概率地图(PRM)算法的机械臂避障路径规划方法。将机械臂工作空间分割成离散单元集合,通过遍历的方法,获得机械臂工作空间中任意离散单元与机械臂有撞位姿之... 针对采摘机器人机械臂在不确定的环境中进行采摘作业的要求,提出了一种基于改进概率地图(PRM)算法的机械臂避障路径规划方法。将机械臂工作空间分割成离散单元集合,通过遍历的方法,获得机械臂工作空间中任意离散单元与机械臂有撞位姿之间的映射关系。将空间障碍物分割成离散单元,并通过索引映射关系获得与障碍物有撞的所有机械臂位姿信息,并以此建立关节构形空间。通过PRM算法在关节构形空间中快速搜索机械臂避障路径。仿真结果表明:相比传统PRM算法,改进算法速度提高22. 2%,能够有效地实现机械臂无碰撞路径规划。 展开更多

关键词 机械臂 避障路径规划 关节构形空间 概率地图法

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基于近似最近邻搜索的改进PRM算法 被引量：14

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作者 薛阳 孙越 +2 位作者 叶晓康 李蕊 华茜 《计算机工程与设计》 北大核心 2021年第11期3211-3217,共7页

针对移动机器人工作环境范围复杂时,使用传统概率路线图(PRM)算法非常耗时的问题,提出一种改进的PRM算法。PRM算法最耗时的部分是构建无向路径图,构建无向路径图的关键是近邻搜索。通过使用近似最近邻搜索中的局部敏感哈希算法代替原先... 针对移动机器人工作环境范围复杂时,使用传统概率路线图(PRM)算法非常耗时的问题,提出一种改进的PRM算法。PRM算法最耗时的部分是构建无向路径图,构建无向路径图的关键是近邻搜索。通过使用近似最近邻搜索中的局部敏感哈希算法代替原先最近邻搜索算法,在不降低生成路线图质量的前提下,加快无向路线图的构建速度,减少PRM算法的运行时间。仿真结果表明,改进的PRM算法相较于传统的PRM算法在无向路径图建立时间上减少27.36%~33.27%,使PRM算法效率大大提高。 展开更多

关键词 概率路线图(prm)算法 无向路径图 最近邻搜索 近似最近邻搜索 局部敏感哈希

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基于概率地图方法的无人机路径规划研究 被引量：18

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作者 孙汉昌 朱华勇 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期3050-3054,共5页

论述了现有无人机路径规划算法普遍存在的一些问题,引入了一种快速、有效的无人机路径规划算法-概率地图方法,详细描述了概率地图方法的实现步骤,并对传统概率地图方法的执行流程作了改进,改进后的算法在时间特性上有了较大幅度提升。... 论述了现有无人机路径规划算法普遍存在的一些问题,引入了一种快速、有效的无人机路径规划算法-概率地图方法,详细描述了概率地图方法的实现步骤,并对传统概率地图方法的执行流程作了改进,改进后的算法在时间特性上有了较大幅度提升。讨论了改进后的概率地图方法和传统的概率地图方法在无人机路径规划中的优缺点,并给出了仿真结果。总结了概率地图方法在工程应用中需要改进的一些方面。 展开更多

关键词 无人机 路径规划 prm算法 仿真

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基于ROS的双机器人路径规划 被引量：3

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作者 张宁 张彩霞 +3 位作者 高萌 林壮 郭静 余伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第9期29-32,37,共5页

为了使双机械臂能够在复杂的环境中完成协同运动任务,提出了一种基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的改进路径规划算法。首先,根据双机械臂的坐标系,推导出相关的约束关系,为减小轨迹误差设计一种双机械臂标定方法,准确... 为了使双机械臂能够在复杂的环境中完成协同运动任务,提出了一种基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的改进路径规划算法。首先,根据双机械臂的坐标系,推导出相关的约束关系,为减小轨迹误差设计一种双机械臂标定方法,准确计算出双机械臂基座标齐次变换关系;其次,为了优化机械臂的运动规划算法,对传统的快速随机搜索树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法进行偏置采样,融合(probabilistic road map,PRM)算法对路径进行二次优化,使其获得最短路径;最后,通过五次多项式对获得的路径进行轨迹优化。整个方案通过ROS控制实际机器人进行算法验证,实际结果证明,所提方案规划效率更高。 展开更多

关键词 ROS RRT算法 偏置采样 prm算法

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移动机器人的栅格概率路径图法路径规划 被引量：9

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作者 邱添 张志安 王海龙 《机床与液压》 北大核心 2022年第21期14-19,共6页

针对PRM算法运行速度慢、难以针对狭窄通道采样的问题,提出一种栅格概率路径图算法。用栅格划分地图,并根据栅格内障碍物面积,划分栅格威胁等级,并依此使用不同采样策略。提出一种采样点落在障碍物内的重采样方法,提升了采样效率,增加... 针对PRM算法运行速度慢、难以针对狭窄通道采样的问题,提出一种栅格概率路径图算法。用栅格划分地图,并根据栅格内障碍物面积,划分栅格威胁等级,并依此使用不同采样策略。提出一种采样点落在障碍物内的重采样方法,提升了采样效率,增加了在狭窄通道内的采样。同时,改变连接策略,连接采样点时,不再遍历所有点,只与附近栅格进行连接,减少算法耗时。生成路径后,对路径进行优化与平滑,提升路径质量,使之符合移动机器人运动约束。通过仿真分析得到栅格概率路径图法中栅格缩放系数k选取的依据。仿真结果显示,栅格概率路径图法的运算时间和成功率与经典算法相比均获得提高。 展开更多

关键词 移动机器人 路径规划 prm算法 图搜索

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改进概率路标图算法 被引量：1

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作者 宁新杰 崔炜 +2 位作者 徐照翔 李兴广 陈鹏宇 《计算机工程与设计》 北大核心 2021年第12期3422-3427,共6页

为解决传统概率路标图算法(probabilistic roadmap,PRM)学习阶段路线图R(N,E)中路线图边集E较为复杂和查询阶段生成的路径转折次数较多的问题,提出边集优化方法并引入道格拉斯-普克算法。在学习阶段,通过对随机点进行约束,减少路线图中... 为解决传统概率路标图算法(probabilistic roadmap,PRM)学习阶段路线图R(N,E)中路线图边集E较为复杂和查询阶段生成的路径转折次数较多的问题,提出边集优化方法并引入道格拉斯-普克算法。在学习阶段,通过对随机点进行约束,减少路线图中集合E的大小,减少查询阶段的计算量。在查询阶段,通过对搜索到的无碰撞路径节点进行峰值节点提取,有效去除冗余节点。实例仿真结果表明,改进PRM算法比标准的PRM算法具有更高的求解效率和更少的路径节点数目。 展开更多

关键词 prm算法 路线图边集E 边集优化方法 道格拉斯-普克算法 峰值节点提取

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巡逻机器人轨迹规划融合算法 被引量：4

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作者 刘玉 邓琛 +2 位作者 李文帅 刘杰超 韩宝磊 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第4期125-128,共4页

针对街区环境下巡逻机器人避开障碍物前往侦测地的轨迹规划问题,提出了一种新的融合算法。在复杂的静态街区环境下,通过多种算法的仿真对比实验选择了概率性搜索算法(PRM)。在动态障碍物密集的环境下,引入"随机可达集"改进了... 针对街区环境下巡逻机器人避开障碍物前往侦测地的轨迹规划问题,提出了一种新的融合算法。在复杂的静态街区环境下,通过多种算法的仿真对比实验选择了概率性搜索算法(PRM)。在动态障碍物密集的环境下,引入"随机可达集"改进了人工势场法(APF)。仿真实验表明:该融合算法降低了机器人的轨迹规划时间,同时提高了机器人的避障成功率。 展开更多

关键词 巡逻机器人 融合算法 概率性搜索算法 人工势场法 随机可达集

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