针对快速扩展随机树(rapid-exploration random tree^(*),RRT^(*))算法在三维避障路径规划中存在盲目性、低效率和路径不光滑的问题,提出一种改进的RRT^(*)算法,以提高焊接机器人路径规划的性能。通过采用双向搜索策略,缩短搜索时间;结...针对快速扩展随机树(rapid-exploration random tree^(*),RRT^(*))算法在三维避障路径规划中存在盲目性、低效率和路径不光滑的问题,提出一种改进的RRT^(*)算法,以提高焊接机器人路径规划的性能。通过采用双向搜索策略,缩短搜索时间;结合人工势场(artificial potential field,APF)算法与RRT^(*)算法以提升路径平滑性并平衡局部优化与全局最优;提出一种基于角度与密度的改进APF算法策略,提高避障与路径引导效率;提出动态目标偏置策略和动态步长策略,以增强算法在障碍物密集和稀疏区域的自适应性及搜索效率;采用路径修剪策略缩短和平滑路径。最后,通过改进的RRT^(*)算法与RRT^(*)、APF-RRT^(*)、Bi-APF-RRT^(*)(bidirectional-APFRRT^(*))3种算法对比仿真实验以及真机实验,验证了改进算法的高效性和实用性。展开更多
针对城市场景下载人电动垂直起降飞行器(electric vertical takeoff and landing,eVTOL)路径规划问题进行了研究。首先,使用危险度栅格法进行三维城市空间建模,对选定型号的eVTOL飞行器,以航程、运行风险和高度变化为目标函数,结合飞行...针对城市场景下载人电动垂直起降飞行器(electric vertical takeoff and landing,eVTOL)路径规划问题进行了研究。首先,使用危险度栅格法进行三维城市空间建模,对选定型号的eVTOL飞行器,以航程、运行风险和高度变化为目标函数,结合飞行器自身特性及环境限制,构建了多约束条件的载人eVTOL路径规划模型。然后,设计了一种改进人工电场算法(im-proved artificial electric field algorithm,IAEFA),在传统人工电场算法(artificial electric field algorithm,AEFA)的基础上增加了自适应库伦参数,并在库伦常数的计算中引入递减系数,以此进行仿真求解。实验结果显示,所构建的模型可以达到预期效果。使用改进算法进行路径规划的求解效果更优,相较传统粒子群算法和人工电场法,航程更短,高度变化更小且运行更为安全。最后,根据对照实验确定递减系数的取值,当递减系数取值为1.5时,改进算法的求解效果最优。展开更多
针对传统快速随机搜索树^(*)(rapidly-exploring random tree^(*),RRT^(*))算法收敛速率较慢,且不适用于动态场景等问题,提出一种基于目标点偏置和冗余节点删除的改进RRT*算法,用于解决移动机器人快速找到无碰撞最优路径的问题。此算法...针对传统快速随机搜索树^(*)(rapidly-exploring random tree^(*),RRT^(*))算法收敛速率较慢,且不适用于动态场景等问题,提出一种基于目标点偏置和冗余节点删除的改进RRT*算法,用于解决移动机器人快速找到无碰撞最优路径的问题。此算法在RRT^(*)算法基础上,首先对采样点进行优化处理,保证路径最优的同时减少搜寻时间;其次引入路径节点最大值概念,删除扩展树冗余节点以提高算法效率;最后结合动态窗口(dynamic window approaches,DWA)算法提高路径的安全性和平滑性,实现对动态障碍物的避障。通过3种不同地图下的仿真验证,改进算法能有效提升路径质量,且大幅降低运行时间。展开更多
文摘针对快速扩展随机树(rapid-exploration random tree^(*),RRT^(*))算法在三维避障路径规划中存在盲目性、低效率和路径不光滑的问题,提出一种改进的RRT^(*)算法,以提高焊接机器人路径规划的性能。通过采用双向搜索策略,缩短搜索时间;结合人工势场(artificial potential field,APF)算法与RRT^(*)算法以提升路径平滑性并平衡局部优化与全局最优;提出一种基于角度与密度的改进APF算法策略,提高避障与路径引导效率;提出动态目标偏置策略和动态步长策略,以增强算法在障碍物密集和稀疏区域的自适应性及搜索效率;采用路径修剪策略缩短和平滑路径。最后,通过改进的RRT^(*)算法与RRT^(*)、APF-RRT^(*)、Bi-APF-RRT^(*)(bidirectional-APFRRT^(*))3种算法对比仿真实验以及真机实验,验证了改进算法的高效性和实用性。
文摘针对城市场景下载人电动垂直起降飞行器(electric vertical takeoff and landing,eVTOL)路径规划问题进行了研究。首先,使用危险度栅格法进行三维城市空间建模,对选定型号的eVTOL飞行器,以航程、运行风险和高度变化为目标函数,结合飞行器自身特性及环境限制,构建了多约束条件的载人eVTOL路径规划模型。然后,设计了一种改进人工电场算法(im-proved artificial electric field algorithm,IAEFA),在传统人工电场算法(artificial electric field algorithm,AEFA)的基础上增加了自适应库伦参数,并在库伦常数的计算中引入递减系数,以此进行仿真求解。实验结果显示,所构建的模型可以达到预期效果。使用改进算法进行路径规划的求解效果更优,相较传统粒子群算法和人工电场法,航程更短,高度变化更小且运行更为安全。最后,根据对照实验确定递减系数的取值,当递减系数取值为1.5时,改进算法的求解效果最优。
文摘针对传统快速随机搜索树^(*)(rapidly-exploring random tree^(*),RRT^(*))算法收敛速率较慢,且不适用于动态场景等问题,提出一种基于目标点偏置和冗余节点删除的改进RRT*算法,用于解决移动机器人快速找到无碰撞最优路径的问题。此算法在RRT^(*)算法基础上,首先对采样点进行优化处理,保证路径最优的同时减少搜寻时间;其次引入路径节点最大值概念,删除扩展树冗余节点以提高算法效率;最后结合动态窗口(dynamic window approaches,DWA)算法提高路径的安全性和平滑性,实现对动态障碍物的避障。通过3种不同地图下的仿真验证,改进算法能有效提升路径质量,且大幅降低运行时间。
基金安徽省高等学校科学研究项目(2022AH050834)安徽理工大学引进人才科研启动基金项目(2022yjrc61)+1 种基金安徽理工大学矿山智能技术与装备省部共建协同创新中心开放基金项目(CICJMITE202206)Open Fund of State Key Laboratory of MiningResponse and Disaster Prevention and Control in Deep Coal Mines(SKLMRDPC22KF24)。
