针对复杂水下环境中水下自主航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)路径规划问题,提出一种改进启发式快速随机扩展树(rapidly-exploring random trees,RRT)的路径规划算法。针对路径点采样过程中缺乏目标导向性的问题,采用目标点...针对复杂水下环境中水下自主航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)路径规划问题,提出一种改进启发式快速随机扩展树(rapidly-exploring random trees,RRT)的路径规划算法。针对路径点采样过程中缺乏目标导向性的问题,采用目标点概率偏置采样策略与目标偏向扩展策略,可使目标节点在随机采样时成为采样点。在路径点扩展过程中,使非目标采样点的扩展结点位置偏向于目标点的方向,从而增强算法在随机采样与扩展过程中的目标搜索能力。为解决水下路径规划过程中存在过多无效搜索空间的问题,在随机采样过程中引入启发式采样策略,构建包含所有初始路径的采样空间子集,减小采样空间范围,从而提高算法的空间搜索效率。针对AUV在水下环境中抗洋流扰动能力不足的问题,采用速度矢量合成法,使AUV速度矢量与洋流速度矢量合成后指向期望路径的方向,从而抵消水流的影响。在山峰地形中叠加多个Lamb涡流模拟水下流场环境,进行多次仿真实验。实验结果表明:改进启发式RRT算法解决了采样过程中随机性问题,显著缩小了搜索空间,兼顾了路径的安全性与平滑性,并使AUV具有良好的抗洋流扰动能力。展开更多
为使机械臂在料框分拣应用中快速规划出较优的拾取路径,提出一种融合人工势场的改进RRT(rapidly-exploring random tree)机械臂路径规划方法。首先,利用人工势场进行预规划,在预规划路径上找到能够与目标节点无碰撞直连的路径节点,并将...为使机械臂在料框分拣应用中快速规划出较优的拾取路径,提出一种融合人工势场的改进RRT(rapidly-exploring random tree)机械臂路径规划方法。首先,利用人工势场进行预规划,在预规划路径上找到能够与目标节点无碰撞直连的路径节点,并将其作为RRT的规划目标节点,避免对空白区域的无用搜索。其次,在RRT算法基础上加入目标引导采样以及搜索参数自适应计算策略,提高算法的指向性以及鲁棒性。引入一种基于机械臂末端姿态约束的采样节点拒绝机制,降低有效性检查次数,提高规划效率。最后,对生成的原始路径进行剪枝优化,降低路径代价与转角数量,随后利用准均匀三次B样条结合四元数球面姿态插值进行平滑优化,提高路径质量。实验结果表明,所提出的改进算法与RRT算法相比,规划成功率提高了12.66%,规划时间与路径成本分别降低了79.05%以及34.80%。通过消融实验证明了各部分改进的有效性。在硬件平台上进行分拣测试,验证了该方法的实用性。展开更多
针对RRT(rapidly exploring random tree)路径规划算法搜索范围大、目标导向差、容易陷入局部最小值以及路径曲折等问题,提出了一种限制自适应采样区域的改进RRT路径规划算法。将整个搜索空间划分成均匀的等级,根据新节点所在等级和该...针对RRT(rapidly exploring random tree)路径规划算法搜索范围大、目标导向差、容易陷入局部最小值以及路径曲折等问题,提出了一种限制自适应采样区域的改进RRT路径规划算法。将整个搜索空间划分成均匀的等级,根据新节点所在等级和该等级内采样点数量动态调整采样区域,减小搜索范围;利用新节点改进策略使随机树根据环境信息自适应地向目标点调整,并改变扩展步长生成新节点;利用障碍物躲避策略提高算法的目标导向性和躲避障碍物的性能;利用改进的逆向寻优和插入节点并减小转向角的三次B样条曲线对路径进行优化处理。该算法在不同的路径环境中相较于RRT算法的搜索时间和迭代次数均减少了70%以上,且经过优化的路径更短、更平滑。展开更多
为加快末端物流配送的效率,提出一种配送无人机的航迹规划问题。针对传统快速搜索随机树(rapidlysearch random tree,RRT)算法在航迹规划中存在的盲目性和路径不平滑等问题,将人工势场法(artificial potential field,APF)与Informed-RRT...为加快末端物流配送的效率,提出一种配送无人机的航迹规划问题。针对传统快速搜索随机树(rapidlysearch random tree,RRT)算法在航迹规划中存在的盲目性和路径不平滑等问题,将人工势场法(artificial potential field,APF)与Informed-RRT^(*)算法融合,提出一种自适应步长增长策略的改进APF-Informed-RRT^(*)算法。首先在选择新节点时,考虑到障碍物和目标点的影响,提出一种自适应步长增长策略来解决采样的盲目性;其次采用三次B样条对拐点处进行平滑处理;最后分别采用RRT^(*)算法、Informed-RRT^(*)算法和改进APF-Informed-RRT^(*)算法在两种环境中进行仿真实验。结果表明,改进APF-Informed-RRT^(*)算法相较于RRT^(*)算法和Informed-RRT^(*)算法,在运行时间、迭代次数以及路径平滑上都得到提升。展开更多
文摘针对复杂水下环境中水下自主航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)路径规划问题,提出一种改进启发式快速随机扩展树(rapidly-exploring random trees,RRT)的路径规划算法。针对路径点采样过程中缺乏目标导向性的问题,采用目标点概率偏置采样策略与目标偏向扩展策略,可使目标节点在随机采样时成为采样点。在路径点扩展过程中,使非目标采样点的扩展结点位置偏向于目标点的方向,从而增强算法在随机采样与扩展过程中的目标搜索能力。为解决水下路径规划过程中存在过多无效搜索空间的问题,在随机采样过程中引入启发式采样策略,构建包含所有初始路径的采样空间子集,减小采样空间范围,从而提高算法的空间搜索效率。针对AUV在水下环境中抗洋流扰动能力不足的问题,采用速度矢量合成法,使AUV速度矢量与洋流速度矢量合成后指向期望路径的方向,从而抵消水流的影响。在山峰地形中叠加多个Lamb涡流模拟水下流场环境,进行多次仿真实验。实验结果表明:改进启发式RRT算法解决了采样过程中随机性问题,显著缩小了搜索空间,兼顾了路径的安全性与平滑性,并使AUV具有良好的抗洋流扰动能力。
文摘为使机械臂在料框分拣应用中快速规划出较优的拾取路径,提出一种融合人工势场的改进RRT(rapidly-exploring random tree)机械臂路径规划方法。首先,利用人工势场进行预规划,在预规划路径上找到能够与目标节点无碰撞直连的路径节点,并将其作为RRT的规划目标节点,避免对空白区域的无用搜索。其次,在RRT算法基础上加入目标引导采样以及搜索参数自适应计算策略,提高算法的指向性以及鲁棒性。引入一种基于机械臂末端姿态约束的采样节点拒绝机制,降低有效性检查次数,提高规划效率。最后,对生成的原始路径进行剪枝优化,降低路径代价与转角数量,随后利用准均匀三次B样条结合四元数球面姿态插值进行平滑优化,提高路径质量。实验结果表明,所提出的改进算法与RRT算法相比,规划成功率提高了12.66%,规划时间与路径成本分别降低了79.05%以及34.80%。通过消融实验证明了各部分改进的有效性。在硬件平台上进行分拣测试,验证了该方法的实用性。
文摘针对RRT(rapidly exploring random tree)路径规划算法搜索范围大、目标导向差、容易陷入局部最小值以及路径曲折等问题,提出了一种限制自适应采样区域的改进RRT路径规划算法。将整个搜索空间划分成均匀的等级,根据新节点所在等级和该等级内采样点数量动态调整采样区域,减小搜索范围;利用新节点改进策略使随机树根据环境信息自适应地向目标点调整,并改变扩展步长生成新节点;利用障碍物躲避策略提高算法的目标导向性和躲避障碍物的性能;利用改进的逆向寻优和插入节点并减小转向角的三次B样条曲线对路径进行优化处理。该算法在不同的路径环境中相较于RRT算法的搜索时间和迭代次数均减少了70%以上,且经过优化的路径更短、更平滑。
文摘为加快末端物流配送的效率,提出一种配送无人机的航迹规划问题。针对传统快速搜索随机树(rapidlysearch random tree,RRT)算法在航迹规划中存在的盲目性和路径不平滑等问题,将人工势场法(artificial potential field,APF)与Informed-RRT^(*)算法融合,提出一种自适应步长增长策略的改进APF-Informed-RRT^(*)算法。首先在选择新节点时,考虑到障碍物和目标点的影响,提出一种自适应步长增长策略来解决采样的盲目性;其次采用三次B样条对拐点处进行平滑处理;最后分别采用RRT^(*)算法、Informed-RRT^(*)算法和改进APF-Informed-RRT^(*)算法在两种环境中进行仿真实验。结果表明,改进APF-Informed-RRT^(*)算法相较于RRT^(*)算法和Informed-RRT^(*)算法,在运行时间、迭代次数以及路径平滑上都得到提升。
