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Swarm intelligence based dynamic obstacle avoidance for mobile robots under unknown environment using WSN 被引量:4
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作者 薛晗 马宏绪 《Journal of Central South University of Technology》 EI 2008年第6期860-868,共9页
To solve dynamic obstacle avoidance problems, a novel algorithm was put forward with the advantages of wireless sensor network (WSN). In view of moving velocity and direction of both the obstacles and robots, a mathem... To solve dynamic obstacle avoidance problems, a novel algorithm was put forward with the advantages of wireless sensor network (WSN). In view of moving velocity and direction of both the obstacles and robots, a mathematic model was built based on the exposure model, exposure direction and critical speeds of sensors. Ant colony optimization (ACO) algorithm based on bionic swarm intelligence was used for solution of the multi-objective optimization. Energy consumption and topology of the WSN were also discussed. A practical implementation with real WSN and real mobile robots were carried out. In environment with multiple obstacles, the convergence curve of the shortest path length shows that as iterative generation grows, the length of the shortest path decreases and finally reaches a stable and optimal value. Comparisons show that using sensor information fusion can greatly improve the accuracy in comparison with single sensor. The successful path of robots without collision validates the efficiency, stability and accuracy of the proposed algorithm, which is proved to be better than tradition genetic algorithm (GA) for dynamic obstacle avoidance in real time. 展开更多
关键词 wireless sensor network dynamic obstacle avoidance mobile robot ant colony algorithm swarm intelligence path planning navigation
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融合A^(*)与DWA算法的移动机器人动态避障研究 被引量:2
2
作者 鲁志 刘莹煌 +1 位作者 张绪坤 侯睿 《电子测量技术》 北大核心 2025年第8期34-45,共12页
针对传统A^(*)算法在路径规划时存在搜索效率低、穿插障碍物、路径不平滑、无法规避未知障碍物等问题,提出了一种改进A^(*)算法与改进DWA算法相融合的移动机器人动态避障方法。在改进A^(*)算法中,引入全局障碍物占比率,在启发函数中增... 针对传统A^(*)算法在路径规划时存在搜索效率低、穿插障碍物、路径不平滑、无法规避未知障碍物等问题,提出了一种改进A^(*)算法与改进DWA算法相融合的移动机器人动态避障方法。在改进A^(*)算法中,引入全局障碍物占比率,在启发函数中增加动态权重系数,优化搜索领域,设定安全距离去除冗余节点,并加入三阶贝塞尔曲线对路径进行平滑处理,同时在DWA算法中加入目标点代价子函数,并动态调整代价函数系数,最后将改进A^(*)算法与改进DWA算法进行融合,实现移动机器人的动态避障。仿真实验结果显示,在不同环境中,本文改进A^(*)算法与传统A^(*)算法以及其他改进A^(*)算法相比,路径长度分别平均缩短了5.14%和1.01%,搜索节点分别减少了57.05%和36.59%,规划时间分别减少了34.39%和8.49%;本文改进融合算法与传统融合算法以及其他融合算法相比,路径长度分别平均缩短了19.89%和1.82%,规划时间分别平均减少了53.66%和13.01%。证明了本文所提出的改进融合算法有效缩短了规划的路径长度与时间,能够在复杂的动态环境下实现实时避障,满足移动机器人行驶过程中的高效性和安全性。 展开更多
关键词 A^(*)算法 DWA算法 移动机器人 动态避障
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改进A^(*)与APF的移动机器人路径规划算法研究
3
作者 冯泽鹏 李宗刚 +1 位作者 夏广庆 陈引娟 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第20期132-145,共14页
针对A^(*)路径规划算法在复杂环境中存在搜索效率受限及动态避障能力不足的问题,提出了一种改进A^(*)算法与人工势场法相结合的路径规划方法。对静态障碍物进行预处理获取可视化通行节点,进而建立在空旷区域和障碍物区域分别采用三角形... 针对A^(*)路径规划算法在复杂环境中存在搜索效率受限及动态避障能力不足的问题,提出了一种改进A^(*)算法与人工势场法相结合的路径规划方法。对静态障碍物进行预处理获取可视化通行节点,进而建立在空旷区域和障碍物区域分别采用三角形边界和三邻域的搜索机制,基于双向交替搜索策略实现了全局路径规划;将全局路径离散为等间距轨迹点,并引入人工势能函数将位于轨线上的动态障碍物影响区域建模为椭圆区域,利用机器人与前进方向最近轨迹点的距离作为斥力函数修正因子,将其与前进方向轨迹点吸引力的合力方向作为机器人避障方向,实现局部避障。仿真结果表明,所提算法与传统双向A^(*)算法相比,搜索时间减少了96%,遍历节点数减少了82.28%,机器人在实现避障的同时沿着全局最优路径前行,从而验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 改进A^(*)算法 APF算法 动态避障
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基于动态寻优蚁群算法的移动机器人路径规划 被引量:2
4
作者 张彪 李永强 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第3期74-85,共12页
路径规划算法是移动机器人研究的关键环节,蚁群算法正是较为成熟的一种算法,针对移动机器人路径规划算法所存在的收敛速度慢,转折点多,稳定性差等问题,提出了一种改进的动态寻优蚁群算法(IDOACO),并通过3种措施进行改进。首先,设置带有... 路径规划算法是移动机器人研究的关键环节,蚁群算法正是较为成熟的一种算法,针对移动机器人路径规划算法所存在的收敛速度慢,转折点多,稳定性差等问题,提出了一种改进的动态寻优蚁群算法(IDOACO),并通过3种措施进行改进。首先,设置带有方向指引的启发式信息,通过角度引导因子增强路径规划的目的性;其次,在伪随机状态转移概率中引入障碍排除因子和安全系数,提高路径的安全性;然后,提出多目标评价函数,平衡路径长度和能源损耗,实现路径规划的全局优化;最后,搭建动态避障调整模块,实时评估和调整路径,实现即时动态避障功能。将IDOACO算法进行实验对比,实验结果表明,在复杂地图环境下,IDOACO算法相较于现有算法,平均路径长度提升了约4.63%和11.78%,收敛速度标准偏差分别提高了55.21%和66.27%,实验表明IDOACO算法生成的最短路径不仅收敛更快,转弯次数更少,且具有更高的稳定性和收敛精度,随后成功验证了动态避障效果,最后将改进的算法应用于ROSMASTER-X3移动机器人,设置不同的目标点进行实际路径规划,实验结果表明,该算法可有效解决移动机器人路径规划中所面临的问题,具有一定的实际应用价值。 展开更多
关键词 蚁群算法 路径规划 移动机器人 启发式机制 动态避障
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移动机器人导航与对抗控制的强化学习方法研究
5
作者 蒋坤 操菁瑜 +2 位作者 柳文章 孙长银 董璐 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第9期1757-1765,共9页
传统机器人导航和决策方法过度依赖于高精度地图的构建,且难以适应动态复杂的应用场景.此外,现有基于机器学习算法的导航和控制方法在真实系统中存在着泛化和迁移能力不理想的缺陷.针对上述问题,本文提出了一种基于多模信息融合和强化... 传统机器人导航和决策方法过度依赖于高精度地图的构建,且难以适应动态复杂的应用场景.此外,现有基于机器学习算法的导航和控制方法在真实系统中存在着泛化和迁移能力不理想的缺陷.针对上述问题,本文提出了一种基于多模信息融合和强化学习框架的移动机器人导航和实时对抗方法.首先,利用不同类型的信息预处理模块对机器人采集到的RGB图像、激光雷达数据和其他向量信息进行预处理并融合,实现了机器人对环境的全面感知.然后,基于动作网络直接输出机器人运动控制指令,完成了无模型情况下对机器人端到端的控制.进一步的,在仿真系统中充分考虑现实环境中的噪声和动态因素,利用迁移到实体机器人上的测试数据对模型进行微调和修正.最后,在仿真环境和真实搭建的环境中开展不同难度导航和实时对抗任务的实验,验证了所提出的基于强化学习的机器人导航和实时对抗策略的有效性. 展开更多
关键词 强化学习 移动机器人 导航避障 对抗策略
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改进DWA算法的移动机器人静动态避障研究
6
作者 王丰 陈洋 +1 位作者 王志军 于浩 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第7期142-148,共7页
移动机器人在行驶过程中需要躲避静态和动态双重障碍物,针对传统DWA(dynamic window approach,DWA)算法在选择路径时,受静态和动态双重障碍物的影响,容易造成算法运算缓慢、易陷入局部最优解、运动状态不稳定的问题,提出了一种融合多物... 移动机器人在行驶过程中需要躲避静态和动态双重障碍物,针对传统DWA(dynamic window approach,DWA)算法在选择路径时,受静态和动态双重障碍物的影响,容易造成算法运算缓慢、易陷入局部最优解、运动状态不稳定的问题,提出了一种融合多物理因素的DWA局部路径规划算法。在传统DWA算法基础上,设置障碍物阈值对距离评价函数进行改进,减少机器人受较远障碍物的影响,加快判定速度;采用自适应机制对算法的安全系数进行动态调节,解决局部最优解及路径不平滑的问题;通过改进归一化函数,减少各个物理量之间的差异,使机器人能够快速选择出最优速度,保证机器人运动状态的稳定;最后,通过两组不同的仿真及模拟场地实验进行对比验证,实验结果证明了改进后的算法相较于原始算法在判定速度、路径平滑度、路径安全性、运动稳定性方面均有明显提升。 展开更多
关键词 移动机器人 改进DWA算法 局部路径规划 静动态避障
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Path planning in uncertain environment by using firefly algorithm 被引量:17
7
作者 B.K.Patle Anish Pandey +1 位作者 A.Jagadeesh D.R.Parhi 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第6期691-701,共11页
Autonomous mobile robot navigation is one of the most emerging areas of research by using swarm intelligence. Path planning and obstacle avoidance are most researched current topics like navigational challenges for mo... Autonomous mobile robot navigation is one of the most emerging areas of research by using swarm intelligence. Path planning and obstacle avoidance are most researched current topics like navigational challenges for mobile robot. The paper presents application and implementation of Firefly Algorithm(FA)for Mobile Robot Navigation(MRN) in uncertain environment. The uncertainty is defined over the changing environmental condition from static to dynamic. The attraction of one firefly towards the other firefly due to variation of their brightness is the key concept of the proposed study. The proposed controller efficiently explores the environment and improves the global search in less number of iterations and hence it can be easily implemented for real time obstacle avoidance especially for dynamic environment. It solves the challenges of navigation, minimizes the computational calculations, and avoids random moving of fireflies. The performance of proposed controller is better in terms of path optimality when compared to other intelligent navigational approaches. 展开更多
关键词 mobile robot navigation FIREFLY algorithm PATH planning obstacle AVOIDANCE
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改进Q-Learning的路径规划算法研究 被引量:7
8
作者 宋丽君 周紫瑜 +2 位作者 李云龙 侯佳杰 何星 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2024年第4期823-829,共7页
针对Q-Learning算法学习效率低、收敛速度慢且在动态障碍物的环境下路径规划效果不佳的问题,本文提出一种改进Q-Learning的移动机器人路径规划算法.针对该问题,算法根据概率的突变性引入探索因子来平衡探索和利用以加快学习效率;通过在... 针对Q-Learning算法学习效率低、收敛速度慢且在动态障碍物的环境下路径规划效果不佳的问题,本文提出一种改进Q-Learning的移动机器人路径规划算法.针对该问题,算法根据概率的突变性引入探索因子来平衡探索和利用以加快学习效率;通过在更新函数中设计深度学习因子以保证算法探索概率;融合遗传算法,避免陷入局部路径最优同时按阶段探索最优迭代步长次数,以减少动态地图探索重复率;最后提取输出的最优路径关键节点采用贝塞尔曲线进行平滑处理,进一步保证路径平滑度和可行性.实验通过栅格法构建地图,对比实验结果表明,改进后的算法效率相较于传统算法在迭代次数和路径上均有较大优化,且能够较好的实现动态地图下的路径规划,进一步验证所提方法的有效性和实用性. 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 Q-Learning算法 平滑处理 动态避障
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采用改进BP-PID控制的机器人避障仿真研究 被引量:6
9
作者 吴静松 耿振铎 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第4期437-441,共5页
针对移动机器人避障过程中行驶路径长、寻路速度慢等问题,提出了一种改进反向传播-比例-积分-微分(BP-PID)控制器,并对移动机器人避障效果进行仿真验证。利用移动机器人在二维坐标系的避障简图,得出了移动机器人运动方程式。引用比例-积... 针对移动机器人避障过程中行驶路径长、寻路速度慢等问题,提出了一种改进反向传播-比例-积分-微分(BP-PID)控制器,并对移动机器人避障效果进行仿真验证。利用移动机器人在二维坐标系的避障简图,得出了移动机器人运动方程式。引用比例-积分-微分(PID)控制器和3层BP神经网络结构,利用BP神经网络的学习能力调整PID控制器参数。引用粒子群算法进行改进,通过改进粒子群算法在线优化BP-PID控制器,确保移动机器人BP-PID控制器收敛于全局最优值,从而使移动机器人避障效果更好。在不同环境中,采用Matlab软件对移动机器人避障效果进行仿真,比较改进前和改进后的移动机器人避障效果。结果显示:在不同环境中,改进前和改进后的BP-PID控制器均能使移动机器人安全地躲避障碍物;但是采用改进的粒子群算法优化BP-PID控制器,可以使移动机器人运动路径更短,迭代次数更少,搜索时间更短。采用改进BP-PID控制器,能够提高移动机器人避障过程中寻路速度,缩短行驶路径,效果更好。 展开更多
关键词 移动机器人 BP神经网络 PID控制器 改进粒子群算法 避障 仿真
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移动机器人避障路径多激光传感器融合规划技术 被引量:5
10
作者 梅立雪 曹君 汪兆栋 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第8期235-240,共6页
为控制移动机器人成功躲避静、动障碍物,安全快速运行至目的地,研究移动机器人避障路径多激光传感器融合规划技术。此技术在机器人身上安装2个激光雷达传感器,感知机器人所处环境障碍信息,由基于多激光传感器融合的障碍物定位方法,将2... 为控制移动机器人成功躲避静、动障碍物,安全快速运行至目的地,研究移动机器人避障路径多激光传感器融合规划技术。此技术在机器人身上安装2个激光雷达传感器,感知机器人所处环境障碍信息,由基于多激光传感器融合的障碍物定位方法,将2个激光雷达传感器感知信息加权融合,提取静态障碍物位置数据后,使用基于动态避障的机器人路径规划方法,改进A∗算法结合静态障碍物位置数据,规划机器人避障的全局避障路径;考虑到全局避障路径中会有可能出现动态障碍物,由人工势场法,计算动态障碍物与目的地对机器人的斥力、引力、合力以及合力方向,调节机器人在全局避障路径中,动态避障的运行方向。实验中,本方法下对障碍物定位偏差在0.1 m内,此技术对静、动障碍物的避障能力合格,运行至目的地时,与障碍物0次碰撞,规划路径和运行时间较短,分别为158 m和9.2 min,效率较高。 展开更多
关键词 移动机器人 避障路径 多激光传感器 融合规划 改进A∗算法 人工势场法
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基于改进A^(*)-DWA算法的移动机器人路径规划 被引量:13
11
作者 刘钰铭 黄海松 +3 位作者 范青松 朱云伟 陈星燃 韩正功 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期158-171,共14页
为在能量有限或补给不足的情况下,降低移动机器人的能耗,提高在动态环境下给定任务的完成率,提出一种改进A*算法与动态窗口法相融合的路径规划方法。首先,考虑地面坡度、摩擦等因素,构建机器人能耗模型,提出基于能耗成本的路径搜索新准... 为在能量有限或补给不足的情况下,降低移动机器人的能耗,提高在动态环境下给定任务的完成率,提出一种改进A*算法与动态窗口法相融合的路径规划方法。首先,考虑地面坡度、摩擦等因素,构建机器人能耗模型,提出基于能耗成本的路径搜索新准则。其次,针对路径冗余、多转折造成能量损耗的问题,提出基于动态基准转折惩罚、三角剪枝与弦定弧过渡法相结合的路径优化方法,保证全局路径能耗最优。接着,针对动态窗口法狭窄环境下灵活性差的问题,融合改进A*和动态窗口法并提出航向角自调整策略,增强动态避障能力。最后,设计了全局节能路径偏离评价与能耗评价子函数用于局部节能路径的规划。仿真结果表明,所提方法在能耗、平滑性和动态避障等方面有明显的提升,在复杂、狭窄的场景中应用更具优越性。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 A*算法 动态窗口法 动态避障
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融合RRT^(*)与DWA算法的移动机器人动态路径规划 被引量:13
12
作者 张瑞 周丽 刘正洋 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期957-968,共12页
为实现移动机器人在复杂动态障碍物环境中的避障,提出一种改进的快速随机扩展树(rapidly-exploring random tree,RRT^(*))与动态窗口法(dynamic window approach,DWA)相融合的动态路径规划方法。基于已知环境信息,利用改进RRT^(*)算法... 为实现移动机器人在复杂动态障碍物环境中的避障,提出一种改进的快速随机扩展树(rapidly-exploring random tree,RRT^(*))与动态窗口法(dynamic window approach,DWA)相融合的动态路径规划方法。基于已知环境信息,利用改进RRT^(*)算法生成全局最优安全路径。通过消除RRT^(*)算法产生的危险节点,来确保全局路径的安全性;使用贪婪算法去除路径中的冗余节点,以缩短全局路径的长度。利用DWA算法跟踪改进RRT^(*)算法规划的最优路径。当全局路径上出现静态障碍物时,通过二次调整DWA算法评价函数的权重来避开障碍物并及时回归原路线;当环境中出现移动障碍物时,通过提前检测危险距离并转向加速的方式安全驶离该区域。仿真结果表明:该算法在复杂动态环境中运行时间短、路径成本小,与障碍物始终保持安全距离,确保在安全避开动态障碍物的同时,跟踪最优路径。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 改进RRT^(*)算法 动态窗口法 动态避障
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基于蚁群与DWA融合的移动机器人动态路径规划 被引量:5
13
作者 张晓倩 黄磊 +2 位作者 石雨婷 汪建华 祁良剑 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第1期9-13,共5页
路径规划算法是移动机器人研究的关键环节,针对传统蚁群算法搜索效率慢及无法实时避障的问题,提出了将改进的蚁群算法与DWA融合的动态路径规划方法。首先,改进蚁群算法中的状态转移概率和信息素更新规则,来提高蚁群算法的搜索速度;其次... 路径规划算法是移动机器人研究的关键环节,针对传统蚁群算法搜索效率慢及无法实时避障的问题,提出了将改进的蚁群算法与DWA融合的动态路径规划方法。首先,改进蚁群算法中的状态转移概率和信息素更新规则,来提高蚁群算法的搜索速度;其次,采取路径优化策略,提高全局路径的平滑度;然后,在DWA的评价函数中添加全局路径融合子函数和障碍物安全阈值来提高移动机器人的动态避障能力。仿真实验结果表明,改进算法在路径拐点次数上较传统蚁群算法提高了75%,且能够实时检测未知障碍物并成功躲避。证明改进算法在复杂的动态环境下,路径的搜索性能、平滑度及动态避障方面都有明显的改进。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 蚁群算法 DWA算法 动态避障
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RL-RSA算法的移动机器人自主避障技术 被引量:4
14
作者 邵浩然 陈建松 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第8期1411-1417,共7页
为解决移动机器人在自主避障时存在的搜索效率低、缺乏动态避障能力等问题,提出一种融合强化学习(Reinforcement learning,RL)和爬行动物搜索算法(Reptile search algorithm,RSA)的避障方法。引入强化学习中的Q学习模型,以平衡RSA算法... 为解决移动机器人在自主避障时存在的搜索效率低、缺乏动态避障能力等问题,提出一种融合强化学习(Reinforcement learning,RL)和爬行动物搜索算法(Reptile search algorithm,RSA)的避障方法。引入强化学习中的Q学习模型,以平衡RSA算法的勘探与开发过程,从而提升算法搜索效率;引入混沌机制和随机对立学习策略,以增加种群的多样性,从而跳出局部极值。分别在静态与动态场景进行仿真,结果表明RL-RSA算法在路径长度、寻优耗时、运行时长等方面均优于对比算法。通过实际场景实验,验证了RL-RSA算法可行性及优良的综合避障性能。 展开更多
关键词 强化学习 爬行动物搜索算法 移动机器人 避障
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融合改进Dijkstra算法和动态窗口法的移动机器人路径规划 被引量:20
15
作者 郭建 杨朋 +2 位作者 曾志豪 黄颖驹 王家淳 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第3期36-40,共5页
为解决移动机器人在智能制造车间的全局路径规划和局部动态避障问题,提出一种融合改进的Dijkstra算法和改进的DWA算法,对传统Dijkstra算法的路径进行平滑优化,使得路径轨迹更加平滑,动态改变DWA算法中速度评价权重函数,提高避障效率。... 为解决移动机器人在智能制造车间的全局路径规划和局部动态避障问题,提出一种融合改进的Dijkstra算法和改进的DWA算法,对传统Dijkstra算法的路径进行平滑优化,使得路径轨迹更加平滑,动态改变DWA算法中速度评价权重函数,提高避障效率。仿真结果表明,改进Dijkstra算法路径平滑优化后,平均路程缩短比例为0.65%,平均偏航角震荡次数减少了67.70%,改进后的DWA算法运行路程缩小9.68%,路径转折次数降低了33%,运行时间缩短3.88%。基于改进的Dijkstra算法和改进的DWA算法提出一种融合算法,仿真和样机实验结果表明:面对静态、动态障碍物,机器人运行线速度平缓,轨迹光滑,角速度波动明显,证明机器人运动稳定,实时调整方位,具有良好的避障能力。并且多次机器人循环定点实验中机器人纵向(X轴方向)平均误差≤30 mm,横向(Y轴)平均误差≤30 mm,定位精度满足工业需求。 展开更多
关键词 DIJKSTRA算法 动态窗口法 移动机器人路径规划 实时避障
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基于改进DQN的移动机器人避障路径规划 被引量:8
16
作者 田箫源 董秀成 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期406-416,共11页
针对一般强化学习方法下机器人在避障路径规划上学习时间长、探索能力差和奖励稀疏等问题,提出了一种基于改进深度Q网络(DQN)的移动机器人避障路径规划。首先在传统DQN算法基础上设计了障碍学习规则,避免对同一障碍重复学习,提升学习效... 针对一般强化学习方法下机器人在避障路径规划上学习时间长、探索能力差和奖励稀疏等问题,提出了一种基于改进深度Q网络(DQN)的移动机器人避障路径规划。首先在传统DQN算法基础上设计了障碍学习规则,避免对同一障碍重复学习,提升学习效率和成功率。其次提出奖励优化方法,利用状态间的访问次数差异给予奖励,平衡状态点的访问次数,避免过度访问;同时通过计算与目标点的欧氏距离,使其偏向于选择接近目标的路径,并取消远离目标惩罚,实现奖励机制的自适应优化。最后设计了动态探索因子函数,在后期训练中侧重利用强化学习策略选取动作和学习,提高算法性能和学习效率。实验仿真结果显示,与传统DQN算法相比,改进算法在训练时间上缩短了40.25%,避障成功率上提升了79.8%以及路径长度上缩短了2.25%,均体现了更好的性能。 展开更多
关键词 移动机器人 DQN算法 路径规划 避障 深度强化学习
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分层平滑优化A*引导DWA用于机器人路径规划 被引量:6
17
作者 朱洪波 殷宏亮 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期155-168,共14页
针对A∗算法存在的搜索效率低,路径平滑性和安全性差,以及DWA融合全局路径规划算法实时寻路效率低等问题,提出了一种分层平滑优化A∗引导DWA(HSA∗-G-DWA)的移动机器人路径规划方法。首先,在A∗算法的代价函数中引入双动态加权因子并构建碰... 针对A∗算法存在的搜索效率低,路径平滑性和安全性差,以及DWA融合全局路径规划算法实时寻路效率低等问题,提出了一种分层平滑优化A∗引导DWA(HSA∗-G-DWA)的移动机器人路径规划方法。首先,在A∗算法的代价函数中引入双动态加权因子并构建碰撞约束函数剔除路径搜索过程中无关扩展节点的搜索,以提升路径搜索的效率和安全性。其次,利用分层平滑优化策略消除路径中的冗余点和转折点,减少路径点数量和路径长度。之后,通过无障碍约束直线与有障碍约束圆弧插补分段优化生成初始全局路径,保证路径的安全性与平滑性。然后,若移动机器人跟踪全局路径过程中面临未知障碍物则利用全局路径引导DWA生成避障与返回全局路径的局部动态修正路径,减少了实时计算量。最后,仿真实验结果表明,静态环境下HSA∗-G-DWA算法路径搜索时间和路径点数较A∗算法分别平均减少了88.43%和86%,路径的平滑性和安全性更好;未知环境下HSA∗-G-DWA算法可以实时避开环境中出现的未知障碍物,路径长度较DWA算法、Dijkstra算法、RRT算法和现有融合算法分别平均减少了25.78%、18.65%、30.48%和14.59%,路径搜索时间较现有融合算法平均减少了67.39%。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 A∗算法 碰撞约束 动态加权因子 分层平滑 动态避障
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基于路径规划和深度强化学习的机器人避障导航研究 被引量:10
18
作者 康振兴 《计算机应用与软件》 北大核心 2024年第1期297-303,共7页
针对移动机器人的长距离避障导航问题,提出结合深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)和路径规划(Path Planning,PL)的避障导航算法。该方法通过快速扩展随机树(Rapidly Exploring Random Tree,RRT)算法在长距离的路径上进行规... 针对移动机器人的长距离避障导航问题,提出结合深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)和路径规划(Path Planning,PL)的避障导航算法。该方法通过快速扩展随机树(Rapidly Exploring Random Tree,RRT)算法在长距离的路径上进行规划,根据生成的路径节点,将长距离路径划分为若干短距离,而在短距离的导航问题上利用深度强化学习的算法,训练一个具有环境感知和智能决策能力的端到端避障导航模型。仿真实验表明,相较于仅用DRL的避障导航,该方法使移动机器人的长距离避障导航性能有了大幅度提升,解决了DRL在长距离避障导航任务上的局限性问题。 展开更多
关键词 深度强化学习 路径规划 移动机器人 长距离避障导航
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基于INGO算法的移动机器人自主避障方法 被引量:3
19
作者 杨红森 周文涛 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第11期139-142,共4页
针对移动机器人在避障过程中存在的避障效率差、寻优速度慢、易陷入局部极值等问题,提出一种基于改进北方苍鹰优化(INGO)算法的避障方法。首先,采用Tent混沌映射策略生成初始种群,从而提高初始解集的质量;其次,引入一种基于Levy飞行的... 针对移动机器人在避障过程中存在的避障效率差、寻优速度慢、易陷入局部极值等问题,提出一种基于改进北方苍鹰优化(INGO)算法的避障方法。首先,采用Tent混沌映射策略生成初始种群,从而提高初始解集的质量;其次,引入一种基于Levy飞行的搜索策略,以提升搜索效率;同时,为了平衡勘探和开发过程,设计了非线性收敛因子和心形搜索策略,从而降低算法陷入局部极值的概率,提高算法的寻优速度。通过仿真实例,验证算法性能。结果表明:相较对比算法,INGO算法在简单任务场景下路径长度减少3.19%~3.80%、运行时间缩短5.59%~17.68%;在复杂任务场景下,路径长度减少3.91%~4.84%、运行时间缩短14.71%~17.88%。实验验证了INGO算法的可行性,能够有效提升移动机器人的避障能力。 展开更多
关键词 北方苍鹰算法 移动机器人 避障 启发式算法
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基于嵌入式高精度激光测距的自主移动机器人避障方法 被引量:1
20
作者 冯志斌 张荣辉 《激光杂志》 北大核心 2024年第12期230-235,共6页
在自主移动机器人工作环境中,障碍物的分布具有较强的随机性,这对于机器人避障的精度和适应性提出了更高的要求。为此,提出基于嵌入式高精度激光测距的自主移动机器人避障方法。首先,利用嵌入式高精度激光测距技术采集环境信息,生成机... 在自主移动机器人工作环境中,障碍物的分布具有较强的随机性,这对于机器人避障的精度和适应性提出了更高的要求。为此,提出基于嵌入式高精度激光测距的自主移动机器人避障方法。首先,利用嵌入式高精度激光测距技术采集环境信息,生成机器人移动环境的栅格地图。然后,通过二次A∗算法规划机器人全局最优路径,并利用动态切点法对最优路径作平滑处理。最后,在机器人沿全局最优路径行进的过程中,采用Morphin算法实时规划局部避障路径,实现自主移动机器人避障。实验结果表明,在复杂静态障碍物环境中,该方法的规划避障路径的耗时更短,耗时均值仅为1.129 s;在动态障碍物环境中,该方法能够成功实现机器人较为平滑的行进和避障,机器人到达终点所用时间约1260 s左右,说明应用该方法的避障效果更理想。 展开更多
关键词 嵌入式技术 高精度激光测距 自主移动机器人 避障路径 A∗算法
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