面对采摘作业的复杂环境,提出了一种终点区域RRT(Goal Area RRT,GA-RRT)算法,以提高路径生成的效率并降低路径成本。根据环境系数确定初始步长与终点区域,当拓展节点进入终点区域后,随机点生成范围缩小至终点区域,同时调整步长;然后,在...面对采摘作业的复杂环境,提出了一种终点区域RRT(Goal Area RRT,GA-RRT)算法,以提高路径生成的效率并降低路径成本。根据环境系数确定初始步长与终点区域,当拓展节点进入终点区域后,随机点生成范围缩小至终点区域,同时调整步长;然后,在此基础上引入目标概率偏向方法,提高路径搜索效率;最后,对生成的路径进行简化节点处理以减少路径代价,并使用三次B样条方法平滑路径。仿真实验结果表明:二维环境下,GA-RRT算法相较于RRT、RRT-Connect算法,耗时缩短85.15%、29.86%,路径代价减少19.18%、18.26%;机械臂仿真环境下,与引入目标概率偏向方法的RRT算法进行比较,耗时缩短54.70%,路径代价减少51.59°。利用IRB120机械臂实验平台,验证了算法的可行性。展开更多
针对快速搜索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法在避障路径规划中存在的对地图适应性弱、采样质量差、无效节点多、规划时间长及路径质量差等问题,提出了一种改进RRT算法。首先,在传统RRT算法的基础上,基于地图复杂程度评...针对快速搜索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法在避障路径规划中存在的对地图适应性弱、采样质量差、无效节点多、规划时间长及路径质量差等问题,提出了一种改进RRT算法。首先,在传统RRT算法的基础上,基于地图复杂程度评估策略计算得到合适的步长及偏置概率,以实现对不同地图的自适应。然后,通过采样区域动态更新策略,使随机树在有效区域内进行采样,以确保随机树的正向生长;在确定采样区域后,利用采样点优化策略来提高采样点的有效性,使得随机树朝目标点附近生长。最后,采用节点重连策略对规划的初始避障路径进行优化,以获得一条弯折次数较少的避障路径。在Python及MATLAB环境中对改进RRT算法的可行性进行验证。结果表明,在面向复杂程度不同的地图和应用于机械臂时,改进RRT算法均能快速规划出一条无碰撞的高质量路径。研究结果可为提高机器人避障路径的规划效率提供参考。展开更多
针对多障碍物环境下考虑无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)始末位姿、转弯半径和航迹长度的1阶光滑约束的UAV航迹规划问题,提出一种基于快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)算法和Dubins曲线以局部最优逼近全局最优...针对多障碍物环境下考虑无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)始末位姿、转弯半径和航迹长度的1阶光滑约束的UAV航迹规划问题,提出一种基于快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)算法和Dubins曲线以局部最优逼近全局最优的UAV航迹优化方法。利用RRT算法和基于贪心算法的剪枝优化方法,在二维任务空间中规划出满足避障要求的可行离散航路点。采用多条Dubins曲线平滑连接航路点,根据UAV始末位姿确定首尾曲线端点,基于UAV性能、障碍物和飞行参数的约束关系,建立多约束的航迹优化数学模型。通过粒子群优化算法确定曲线类型,同时优化曲线连接处位姿和曲线半径,获得最短航迹。仿真结果表明:所提方法得到的航迹与其他方法相比,在不同障碍物数量和始末位姿的多种场景中,平均长度缩短了11.48%,在避开障碍物的同时,满足UAV动力学约束。展开更多
文摘面对采摘作业的复杂环境,提出了一种终点区域RRT(Goal Area RRT,GA-RRT)算法,以提高路径生成的效率并降低路径成本。根据环境系数确定初始步长与终点区域,当拓展节点进入终点区域后,随机点生成范围缩小至终点区域,同时调整步长;然后,在此基础上引入目标概率偏向方法,提高路径搜索效率;最后,对生成的路径进行简化节点处理以减少路径代价,并使用三次B样条方法平滑路径。仿真实验结果表明:二维环境下,GA-RRT算法相较于RRT、RRT-Connect算法,耗时缩短85.15%、29.86%,路径代价减少19.18%、18.26%;机械臂仿真环境下,与引入目标概率偏向方法的RRT算法进行比较,耗时缩短54.70%,路径代价减少51.59°。利用IRB120机械臂实验平台,验证了算法的可行性。
文摘针对快速搜索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法在避障路径规划中存在的对地图适应性弱、采样质量差、无效节点多、规划时间长及路径质量差等问题,提出了一种改进RRT算法。首先,在传统RRT算法的基础上,基于地图复杂程度评估策略计算得到合适的步长及偏置概率,以实现对不同地图的自适应。然后,通过采样区域动态更新策略,使随机树在有效区域内进行采样,以确保随机树的正向生长;在确定采样区域后,利用采样点优化策略来提高采样点的有效性,使得随机树朝目标点附近生长。最后,采用节点重连策略对规划的初始避障路径进行优化,以获得一条弯折次数较少的避障路径。在Python及MATLAB环境中对改进RRT算法的可行性进行验证。结果表明,在面向复杂程度不同的地图和应用于机械臂时,改进RRT算法均能快速规划出一条无碰撞的高质量路径。研究结果可为提高机器人避障路径的规划效率提供参考。
文摘针对多障碍物环境下考虑无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)始末位姿、转弯半径和航迹长度的1阶光滑约束的UAV航迹规划问题,提出一种基于快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)算法和Dubins曲线以局部最优逼近全局最优的UAV航迹优化方法。利用RRT算法和基于贪心算法的剪枝优化方法,在二维任务空间中规划出满足避障要求的可行离散航路点。采用多条Dubins曲线平滑连接航路点,根据UAV始末位姿确定首尾曲线端点,基于UAV性能、障碍物和飞行参数的约束关系,建立多约束的航迹优化数学模型。通过粒子群优化算法确定曲线类型,同时优化曲线连接处位姿和曲线半径,获得最短航迹。仿真结果表明:所提方法得到的航迹与其他方法相比,在不同障碍物数量和始末位姿的多种场景中,平均长度缩短了11.48%,在避开障碍物的同时,满足UAV动力学约束。
