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改进Informed RRT^(*)算法移动机器人路径规划 被引量:1
1
作者 鲁宇明 周羽逵 +2 位作者 郭鑫 池吕庭 戴骏 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第8期283-293,共11页
Informed RRT^(*)算法对初始解不敏感,规划出的路径太接近障碍物,导致路径不平滑。提出一种改进的Informed RRT^(*)路径规划算法,该算法改进了约束采样空间和引导策略。在采样初期,将采样区域限制在一个圆形区域,加快初始解收敛,在算法... Informed RRT^(*)算法对初始解不敏感,规划出的路径太接近障碍物,导致路径不平滑。提出一种改进的Informed RRT^(*)路径规划算法,该算法改进了约束采样空间和引导策略。在采样初期,将采样区域限制在一个圆形区域,加快初始解收敛,在算法规划的过程中引入人工势场中引力场和斥力场的思想,使机器人与障碍物保持安全距离,并向目标位置行进。对Informed RRT^(*)算法和基于目标偏置的Informed RRT^(*)算法(Goal-bias-Informed RRT^(*))以及改进后的Informed RRT^(*)算法进行比较实验,实验结果验证了改进后Informed RRT^(*)算法的有效性和优越性及稳定性。该算法较Informed RRT^(*)算法和Goal-bias-Informed RRT^(*)效率更高、更容易得到初始解、更安全、更平滑、更稳定。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 随机采样 Informed RRT^(*)算法 目标偏置 约束采样空间
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改进PSO-PH-RRT^(*)算法在智能车路径规划中的应用 被引量:1
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作者 蒋启龙 许健 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期12-19,共8页
在机器人控制、智能车自主导航等应用场景中,路径规划需要考虑到环境中的障碍物、地形等因素.针对路径规划中快速拓展随机树(RRT)算法拓展目标方向盲目、效率较低的问题,提出了基于粒子群算法优化的均匀概率快速拓展随机树(PSO-PH-RRT^(... 在机器人控制、智能车自主导航等应用场景中,路径规划需要考虑到环境中的障碍物、地形等因素.针对路径规划中快速拓展随机树(RRT)算法拓展目标方向盲目、效率较低的问题,提出了基于粒子群算法优化的均匀概率快速拓展随机树(PSO-PH-RRT^(*))算法.该算法在基于均匀概率的快速拓展随机树(PHRRT^(*))算法的基础上,利用粒子群算法更新方向概率作为随机树节点的速度方向,从而改善了节点的位置更新策略,并将节点到目标向量的距离和轨迹平滑度作为粒子群算法的适应度函数.最后在多种障碍环境下进行仿真.结果表明,PSO-PH-RRT^(*)算法能大大减少迭代时间成本,同时改善路径长度和平滑度. 展开更多
关键词 路径规划 RRT算法 改进粒子群优化算法 目标向量 代价函数 适应度函数
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基于A-RRT^(*)算法的机械臂轨迹规划研究
3
作者 杨瑞刚 王宇琦 +2 位作者 苗琦 史易烜 王南山 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第9期28-33,共6页
为了解决RRT^(*)(rapidly-exploring random tree star)算法在搜索过程中速度低下和冗余节点过多,路径代价等问题,在RRT^(*)算法的基础上提出一种A-RRT^(*)算法,A-RRT^(*)算法通过融合A^(*)算法中的代价函数和使用了动态步长策略有效缩... 为了解决RRT^(*)(rapidly-exploring random tree star)算法在搜索过程中速度低下和冗余节点过多,路径代价等问题,在RRT^(*)算法的基础上提出一种A-RRT^(*)算法,A-RRT^(*)算法通过融合A^(*)算法中的代价函数和使用了动态步长策略有效缩短了路径长度提升路径质量,改进剪枝策略减少了树搜索的冗余节点。根据算法在简单、复杂和密集环境下的仿真结果显示,在密集环境下A-RRT^(*)算法的无效冗余节点剪除94.29%、内存缩减了94.29%、搜索时间提高了96.28%、迭代次数缩减了91.49%、路径距离缩短了10.18%。为了防止生成的路径不平整而使机械臂在运行中造成损伤,利用了三次B样条对路径进行了优化,通过三维机械臂仿真也可得出优化后的路径更加平滑,减少了机械臂在运行过程中的关节波动,更有利于机械臂的运行,进一步验证了算法在机械臂运行中的有效性。 展开更多
关键词 轨迹规划 RRT^(*) 动态步长 代价函数
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基于改进RRT^(*)算法的无人机三维航迹规划
4
作者 陈明强 周子杨 +2 位作者 张勇 解靖涛 刘俊杰 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第4期192-199,234,共9页
针对渐进最优快速随机树(RRT^(*))算法在求解无人机三维航迹规划的问题时会出现搜索效率低下、随机性较强与航迹曲折的问题,提出了一种基于改进RRT^(*)算法的无人机三维航迹规划方法。该算法将贪婪算法思想融入目标偏置策略,同时考虑目... 针对渐进最优快速随机树(RRT^(*))算法在求解无人机三维航迹规划的问题时会出现搜索效率低下、随机性较强与航迹曲折的问题,提出了一种基于改进RRT^(*)算法的无人机三维航迹规划方法。该算法将贪婪算法思想融入目标偏置策略,同时考虑目标点的引导搜索与环境的影响,将算法搜索过程中的采样范围约束在指向目标点的一定角度方向内,并根据环境动态调整方向,减少采样点的无效搜索;对障碍物引入人工势场法中的斥力场,根据斥力势能大小相应地改变步长长度,进一步提高搜索效率;对航迹过于冗长曲折的问题,进行剪枝优化与B样条曲线平滑处理以提高航迹的平滑性。通过Matlab仿真实验,验证了所提出的改进算法在不同环境中均能以较快的搜索速度得到更优的航迹。 展开更多
关键词 RRT^(*) 三维航迹规划 贪婪算法 斥力场 B样条曲线
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改进RRT^(*)算法的无人车全局路径规划研究
5
作者 但远宏 黄彬彬 冯广旭 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第18期326-335,共10页
针对RRT^(*)算法在无人车全局路径规划中存在节点扩展效率低、搜索范围大以及路径曲折等问题,提出了一种基于自适应偏置采样与启发式多候选扩展节点的变步长RRT^(*)算法。该算法通过偏置公式自适应调整采样点向目标点方向,提高扩展质量... 针对RRT^(*)算法在无人车全局路径规划中存在节点扩展效率低、搜索范围大以及路径曲折等问题,提出了一种基于自适应偏置采样与启发式多候选扩展节点的变步长RRT^(*)算法。该算法通过偏置公式自适应调整采样点向目标点方向,提高扩展质量;在扩展阶段选取多个候选节点,动态调整步长并结合实际与潜在代价筛选最优扩展节点,增强环境适应性;生成初步路径后,利用启发式代价最大的路径节点状态引导采样,加速路径收敛;采用视线检查的双向寻优和插值B样条方法对路径进行后处理,提升路径平滑度。仿真实验结果表明,对比同类型其他算法,改进算法在路径规划效率、路径代价以及平滑度方面具有显著优势,为无人车快速获取无碰撞且平滑的全局最优路径提供了可靠保障。 展开更多
关键词 无人车 全局路径规划 RRT^(*)算法 偏置采样 启发式扩展 变步长
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改进RRT^(*)算法在复杂环境下的路径规划研究
6
作者 韩毅 孔米闯 +2 位作者 李建庆 秦瑞泽 姚静彤 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第9期13-22,共10页
针对传统RRT^(*)算法在复杂环境下规划路径时存在算法效率低、采样随机等问题,提出一种改进RRT^(*)算法(ADBI-RRT^(*))。加入目标偏置策略减少算法采样的随机性,引入改进的人工势场法增强算法目标导向性,赋予随机树快速跳出局部最优的能... 针对传统RRT^(*)算法在复杂环境下规划路径时存在算法效率低、采样随机等问题,提出一种改进RRT^(*)算法(ADBI-RRT^(*))。加入目标偏置策略减少算法采样的随机性,引入改进的人工势场法增强算法目标导向性,赋予随机树快速跳出局部最优的能力;然后采用双向生长策略,并基于距离阈值连接双树提高算法效率;在得到初始路径后,根据三角形原理剔除路径上的冗余点,同时结合线性插值与B样条曲线对路径进行平滑处理,提高路径质量。在不同环境下,通过Matlab软件将ADBI-RRT^(*)算法与传统RRT算法、RRT^(*)算法、某已有改进算法比较,发现ADBI-RRT^(*)算法能有效地减少路径生成时间和迭代次数,缩短路径长度,使路径更平滑。 展开更多
关键词 路径规划 ADBI-RRT^(*)算法 目标偏置 改进人工势场 距离阈值
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基于改进RRT^(*)-Connect的采摘机械臂避障路径规划算法研究
7
作者 刘坤 黄程菲 +1 位作者 吉宏亚 石建全 《南方农机》 2025年第12期17-22,共6页
【目的】解决传统RRT算法采样存在的规划时间长、路径冗余等问题,提高路径规划效率。【方法】提出了一种改进RRT^(*)-Connect避障路径规划算法。首先,通过引入随机点半目标导向策略,找到连接起始点与目标点的初始节点组,平衡探索与拓展... 【目的】解决传统RRT算法采样存在的规划时间长、路径冗余等问题,提高路径规划效率。【方法】提出了一种改进RRT^(*)-Connect避障路径规划算法。首先,通过引入随机点半目标导向策略,找到连接起始点与目标点的初始节点组,平衡探索与拓展之间的权重。其次,采用目标偏置函数,在当前最优路径的周边范围进行新节点动态采样,优化密化当前节点树。在此基础上,提出了一种近障碍物节点重选取策略,并与人工势场法相结合,提高随机树路径规划的适应性和效率。最后,在MATLAB软件中进行了三维算法的模拟实验,并基于Linux系统对ER3A-C60工业机械臂进行了物理实验验证。【结果】1)在固定障碍物实验环境中,改进RRT^(*)-Connect算法相比于原RRT^(*)-Connect算法,平均收敛时间减少了51.13%,平均路径长度缩短了1.7%,节点数减少了55.62%。2)在随机障碍物复杂实验环境下,改进RRT^(*)-Connect算法相较于原RRT^(*)-Connect算法,平均收敛时间减少了62.4%,平均路径长度缩短了38 mm,成功率达到98%。3)改进算法应用于机器人操作系统,机械臂可以平滑稳定地避开障碍物到达目标点,平均规划时间为3.704 9 s,证明了改进算法在机械臂应用上的有效性。【结论】改进算法能够在真实机械臂上较好地实现避障运动规划,完成各种复杂果园场景的作业任务,有助于提高农业生产效率和质量。 展开更多
关键词 机械臂 路径规划 RRT^(*)-Connect
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基于改进APF-QRRT^(*)策略的移动机器人路径规划 被引量:1
8
作者 刘文浩 余胜东 +4 位作者 吴鸿源 胡文科 李小鹏 蔡博凡 马金玉 《电光与控制》 北大核心 2025年第1期21-26,33,共7页
针对Q-RRT^(*)算法在路径规划过程中无法兼顾可达性和安全性的问题,提出一种改进APF-QRRT^(*)(IAPF-QRRT^(*))路径规划策略。IAPF-QRRT^(*)策略通过Q-RRT^(*)算法获得一组连接起点到终点的离散关键路径点,较传统的快速搜索随机树(RRT^(... 针对Q-RRT^(*)算法在路径规划过程中无法兼顾可达性和安全性的问题,提出一种改进APF-QRRT^(*)(IAPF-QRRT^(*))路径规划策略。IAPF-QRRT^(*)策略通过Q-RRT^(*)算法获得一组连接起点到终点的离散关键路径点,较传统的快速搜索随机树(RRT^(*))算法具备更好的初始解和更快的收敛速度。改进传统人工势场(APF)方法获得一种新的无势正交向量场,在一定条件下使整体排斥向量场与吸引向量场正交,并将其作用于关键路径点,从而提高路径的安全性。将IAPF-QRRT^(*)策略与其他算法比较,通过数值模拟实验证明了所提策略的有效性。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 人工势场法 Q-RRT^(*)算法 安全性
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应用改进APF-Informed-RRT^(*)算法的配送无人机航迹规划 被引量:1
9
作者 刘玉梦 任彦 +3 位作者 王静宇 赵利云 王琦 单俊茹 《中国测试》 北大核心 2025年第1期173-180,共8页
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
关键词 末端物流配送 航迹规划 人工势场法 Informed-RRT^(*)算法
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融合人工势场和Informed-RRT^(*)算法的机械臂自适应路径规划 被引量:3
10
作者 贾浩铎 房立金 王怀震 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第4期1179-1189,共11页
针对Informed-RRT^(*)算法存在规划用时长、迭代效率低、动态场景不适用的问题,提出一种融合人工势场和Informed-RRT^(*)算法的机械臂自适应路径规划算法。在路径生长方向上,提出一种概率自适应的目标偏置策略,构造判定区域生成偏置概率... 针对Informed-RRT^(*)算法存在规划用时长、迭代效率低、动态场景不适用的问题,提出一种融合人工势场和Informed-RRT^(*)算法的机械臂自适应路径规划算法。在路径生长方向上,提出一种概率自适应的目标偏置策略,构造判定区域生成偏置概率,结合人工势场约束,限制路径方向选择的随机性;在路径扩展中,提出一种全局自适应步长方法,根据采样点在人工势场中的空间位置调整步长,提高路径探索能力,缩短规划用时;在路径迭代中,采用位置函数引导迭代点生成,高效地进行路径优化迭代;在场景变动后,保留旧树信息,利用人工势场方法进行路径重规划,通过重选目标点跳出局部最优陷阱,增强算法在动态场景的适用性。仿真结果表明,与Informed-RRT^(*)算法相比,所提算法在路径规划速度方面提高51.59%,最优路径长度减少8.03%,在环境变化时具有更强的适应性。 展开更多
关键词 Informed-RRT^(*)算法 人工势场法 路径规划 动态场景
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基于APF-RRT^(*)的火龙果采摘机械臂路径规划研究 被引量:2
11
作者 商枫楠 罗陈迪 +4 位作者 李文涛 梁英凯 肖明玮 陈桥 周学成 《农机化研究》 北大核心 2025年第6期48-52,71,共6页
针对传统RRT算法路径规划过程中存在收敛速度慢、搜索路径不平滑、内存占用多等问题,提出了一种基于APF-RRT*的火龙果采摘机械臂路径规划研究方法。利用RRT*算法重新搜索父节点和布线的原理,针对节点冗余的问题进行改进,减少路径代价;... 针对传统RRT算法路径规划过程中存在收敛速度慢、搜索路径不平滑、内存占用多等问题,提出了一种基于APF-RRT*的火龙果采摘机械臂路径规划研究方法。利用RRT*算法重新搜索父节点和布线的原理,针对节点冗余的问题进行改进,减少路径代价;将改进的人工势场法(APF)作为分量偏置扩展点的方向,使随机树偏向目标点生长,避免盲目扩展和提高了路径平滑度。MatLab与CoppeliaSim联合仿真实验表明:APF-RRT^(*)算法相较于传统RRT算法、RRT^(*)算法和APF算法,不仅明显减少了路径点个数和路径长度,缩短了算法时间,提高了路径搜索效率,而且平衡了路径平滑度,适用于在火龙果仿生长环境下采摘机械臂进行避障路径规划。 展开更多
关键词 火龙果 采摘机械臂 路径规划 APF-RRT^(*) 改进人工势场 CoppeliaSim
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动态环境下AIP-RRT^(*)与DGF-APF融合的机器人路径规划 被引量:1
12
作者 宋俊辉 刘宇庭 郭世杰 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第3期51-64,共14页
针对移动机器人在路径规划中存在收敛速度慢、路径冗余点较多、动态环境不适用,以及缺乏有效的协同机制综合全局与局部规划结果而导致路径长度的大幅增加等问题,提出一种基于改进势函数的自适应快速搜索随机树(AIP-RRT^(*))与基于动态... 针对移动机器人在路径规划中存在收敛速度慢、路径冗余点较多、动态环境不适用,以及缺乏有效的协同机制综合全局与局部规划结果而导致路径长度的大幅增加等问题,提出一种基于改进势函数的自适应快速搜索随机树(AIP-RRT^(*))与基于动态引力场的人工势场法(DGF-APF)的路径规划融合算法。首先,构建了自适应目标偏置概率策略,通过启发函数生成新节点,以提高路径规划算法的搜索效率;其次,构建了自适应步长函数,以提高路径探索能力并加快路径规划算法的收敛速度;再次,采用了基于目标回溯的剪枝优化策略,剔除全局路径中的冗余点,以提高路径的质量;最后,提出了面向动态场景的AIP-RRT^(*)与DGF-APF路径规划融合算法,通过以全局关键节点作为局部子目标点在动态环境下进行局部路径规划的方法,实现AIP-RRT^(*)与DGF-APF融合算法的路径规划,并构建了基于动态引力场策略的协同机制,综合全局与局部路径规划的结果从而缩短路径长度。综合仿真实验与真实实验的结果表明,该路径规划融合算法具有较好的全局路径规划能力以及局部路径规划能力,使得机器人能够更好的适应静态以及动态环境。在真实环境中,改进融合算法相较于传统算法在路径长度方面平均减少了6.34%,在运行时间方面平均减少了10.71%。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 动态环境 AIP-RRT^(*) DGF-APF
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BITO-RRT^(*)全局路径规划算法研究 被引量:1
13
作者 卢宝勇 顾寄南 +4 位作者 王文波 季晨 范天浩 左宇 侯征辉 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第8期1344-1350,共7页
针对机器人全局路径规划算法存在提高收敛速度时,不同环境下规划稳定性不足的问题,提出BITO-RRT^(*)(Bidirectional traversal optimization RRT^(*))算法。首先,引入目标偏置和直连检测的双向生长策略,加快收敛速度,获得初始解;接着通... 针对机器人全局路径规划算法存在提高收敛速度时,不同环境下规划稳定性不足的问题,提出BITO-RRT^(*)(Bidirectional traversal optimization RRT^(*))算法。首先,引入目标偏置和直连检测的双向生长策略,加快收敛速度,获得初始解;接着通过遍历寻优步骤优化直连路径;最后,在渐进收敛区域重选父节点,缩短路径长度,平滑路径。在不同复杂度的环境下,将BITO-RRT^(*)算法与RRT,RRT^(*),Informed-RRT*这3种算法进行对比,均展现优异的综合性能,并且复杂环境下4类算法规划成功率为90%、55%、57%和58%,证明在限定采样次数下BITO-RRT^(*)算法不仅提高路径收敛速度,并且路径质量和规划稳定性优于同类算法。 展开更多
关键词 全局路径规划 BITO-RRT^(*)算法 目标偏置 双向生长 遍历寻优
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基于改进APF-Informed-RRT^(*)算法的露天运载矿车路径规划研究 被引量:1
14
作者 付有震 廖道争 文斌 《现代电子技术》 北大核心 2025年第19期143-149,共7页
已有的无人矿车路径规划方法存在路线曲率变化范围大且变化频繁的问题,同时规划中较少考虑运输路线的安全性,针对以上问题,对传统的人工势场法进行改进,再将其作为启发式,进一步引导Informed-RRT^(*)算法的随机树生成,提出一种基于改进A... 已有的无人矿车路径规划方法存在路线曲率变化范围大且变化频繁的问题,同时规划中较少考虑运输路线的安全性,针对以上问题,对传统的人工势场法进行改进,再将其作为启发式,进一步引导Informed-RRT^(*)算法的随机树生成,提出一种基于改进APF-Informed-RRT^(*)算法的无人矿车路径规划方法。首先对Informed-RRT^(*)中的超椭球随机采样范围添加安全约束;然后引入虚拟目标区域来解决人工势场法的局部最优解问题,利用“黑洞函数”消除目标不可达问题,在此基础上将改进后的人工势场法作为启发式引入Informed-RRT^(*),并通过递增采样率来减少无效随机树生成;最后采用自适应步长来优化总体路径。仿真结果显示,与APF-RRT^(*)算法和Informed-RRT^(*)算法相比,在保证安全距离的情况下,所规划路线横摆角幅度与曲率变化明显降低。通过真实微缩车辆搭建环境进行矿场运载可行性验证,较APF-Informed-RRT^(*)算法,改进后随机树生成数量减少约47%,规划时间缩短26%,且未出现陷入局部最优的情况,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 无人矿车 路径规划 Informed-RRT^(*) 人工势场 自适应步长 超椭球约束 局部最优解 虚拟目标区域
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基于改进Informed RRT^(*)算法的大棚采摘机械臂路径规划
15
作者 郑泽斌 郑书河 +2 位作者 翁武雄 林添良 郭雷 《福建农林大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期279-288,共10页
【目的】提出一种机械臂路径规划算法,以解决多自由度机械臂在大棚采摘作业中路径规划速度慢、路径成本高等问题,为采摘机械臂高效作业提供依据。【方法】基于Informed RRT^(*)机械臂路径规划算法,引入自适应目标偏置策略,结合贪婪思想... 【目的】提出一种机械臂路径规划算法,以解决多自由度机械臂在大棚采摘作业中路径规划速度慢、路径成本高等问题,为采摘机械臂高效作业提供依据。【方法】基于Informed RRT^(*)机械臂路径规划算法,引入自适应目标偏置策略,结合贪婪思想的双向非优化路径搜索方式,增加动态概率节点拒绝策略。提出一种动态拒绝的知情RRT^(*)贪婪连接算法(dynamic rejection informed RRT^(*) greedy connect algorithm, DR-IRRT^(*)-GC),并通过Matlab多障碍物场景、ROS(机器人操作系统,robot operating system)机械臂场景的仿真对比试验进行验证。【结果】DR-IRRT^(*)-GC算法在路径规划的过程中具有运行速度快、路径成本低、路径规划成功率高等优势。与Informed RRT^(*)算法相比,DR-IRRT^(*)-GC算法在首次路径搜索用时上缩短了97.36%,路径规划成功率提高了283.33%。【结论】DR-IRRT^(*)-GC算法具有较强的实用性。 展开更多
关键词 采摘机械臂 路径规划 改进Informed RRT^(*)算法 贪婪思想 动态概率
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概率采样和目标偏置的变步长RRT^(*)机器人路径规划
16
作者 盛兆康 宋家乐 +2 位作者 水翔 宋廷强 孙媛媛 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第20期114-122,共9页
针对传统RRT^(*)改进算法路径规划的随机性大、效率低、搜索时间长、路径质量差等问题,提出了一种名为ASP-RRT^(*)的高效路径规划方法。该方法结合任务需求和环境特点,构建了一个包含目标距离、参考路径距离和障碍物复杂度的综合评价函... 针对传统RRT^(*)改进算法路径规划的随机性大、效率低、搜索时间长、路径质量差等问题,提出了一种名为ASP-RRT^(*)的高效路径规划方法。该方法结合任务需求和环境特点,构建了一个包含目标距离、参考路径距离和障碍物复杂度的综合评价函数,并将地图环境分成不同区域,利用该评价函数对每个区域进行评分并计算其采样概率。基于这种概率设计了两种随机采样点,第一种用于引导整体路径探索方向,第二种用于优化局部路径。与此同时,使用目标偏置策略进一步控制第二种采样点的选取,加快向目标点扩展的速度。此外,采用动态步长策略,根据障碍物的复杂度动态调整RRT^(*)的扩展距离。分段使用三次样条插值法对路径进行优化,使其更适合机器人移动。在六种不同环境中对算法进行仿真实验,结果表明,ASP-RRT^(*)在时间效率和路径质量等方面均优于现有的基于采样的路径规划方法,且具有较高的可行性。 展开更多
关键词 路径规划 评价函数 RRT^(*) ASP-RRT^(*) 目标偏置 三次样条插值法
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改进Informed-RRT^(*)算法的移动机器人路径规划 被引量:2
17
作者 葛超 张鑫源 +1 位作者 王红 伦志新 《电光与控制》 北大核心 2025年第1期48-53,共6页
针对Informed-RRT^(*)算法初始路径形成缓慢、失败率高及路径质量差的问题,提出基于人工势场法的选点策略。首先,筛选出优质采样点,同时,引入双向直连的贪心策略和动态步长策略,快速获得初始路径并尽快进入遍历寻优阶段;其次,通过新的... 针对Informed-RRT^(*)算法初始路径形成缓慢、失败率高及路径质量差的问题,提出基于人工势场法的选点策略。首先,筛选出优质采样点,同时,引入双向直连的贪心策略和动态步长策略,快速获得初始路径并尽快进入遍历寻优阶段;其次,通过新的采样策略及评价函数,保证规划路径更优;最后,对路径优化处理,所得路径更适合移动机器人的行驶。仿真实验结果表明,改进算法相比于Informed-RRT^(*)算法性能更优,其中,改进算法在不同环境中的成功率均为100%,同时也证明了在限定采样次数下改进算法的收敛速度、路径质量均优于原算法。 展开更多
关键词 移动机器 路径规划 人工势场法 动态步长 路径优化处理 Informed-RRT^(*)
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基于改进Informed-RRT^(*)的路径规划算法研究
18
作者 孙馨宇 徐家川 +2 位作者 焦学健 周洋 徐晗 《电子测量技术》 北大核心 2025年第6期73-82,共10页
针对Informed-RRT^(*)算法在路径规划中存在随机性大、无效节点多和收敛效率低等问题,提出了一种改进的Informed-RRT^(*)算法。该算法通过全局采样优化和自适应步长提升节点利用率;采用概率偏置的双向搜索及重选父节点的方法找到初始路... 针对Informed-RRT^(*)算法在路径规划中存在随机性大、无效节点多和收敛效率低等问题,提出了一种改进的Informed-RRT^(*)算法。该算法通过全局采样优化和自适应步长提升节点利用率;采用概率偏置的双向搜索及重选父节点的方法找到初始路径,为后续的迭代优化提供较好的初始值;在进行椭圆迭代时加入贪心策略以减少无用节点,最后对路径回溯优化减少无用节点提升路径的平直度。本文设计障碍物复杂程度和地图尺寸两种变量,对比了改进算法和Informed-RRT^(*)算法在四种场景下的表现,统计20次实验结果,改进算法的路径节点数量减少28.6%~64.3%,路径长度降低0.3%~2.7%。结果表明,与Informed-RRT*算法相比改进算法可以提升节点的利用率,在相同迭代次数下能得到更短的路径并显著降低路径节点数量。 展开更多
关键词 路径规划 栅格地图 改进Informed-RRT^(*)
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优化改进RRT^(*)和APF的无人机航迹规划算法
19
作者 杨彦新 姜香菊 《电光与控制》 北大核心 2025年第10期34-40,共7页
针对RRT^(*)算法在无人机航迹规划过程中搜索时间长、收敛速度慢、路径不平滑等问题,将人工势场法与RRT^(*)算法相融合,提出全局与局部规划算法相融合的航迹规划算法。首先,指明了无人机的航迹规划指标和代价函数;其次,将人工势场法的... 针对RRT^(*)算法在无人机航迹规划过程中搜索时间长、收敛速度慢、路径不平滑等问题,将人工势场法与RRT^(*)算法相融合,提出全局与局部规划算法相融合的航迹规划算法。首先,指明了无人机的航迹规划指标和代价函数;其次,将人工势场法的目标引力策略引入RRT^(*)算法,使无人机能够更好地朝目标点前进;最终,采用冗余点去除策略融合三次B样条平滑方法,对规划航线实施冗余点剔除与曲率优化,提升无人机航迹适配性。仿真实验数据显示,改进APF-RRT^(*)算法相较RRT算法与APF-RRT算法,在路径长度、规划时间、节点数量及迭代次数等指标方面均得到有效改善。最后,借助QBot 2e机器人实验平台,实物验证了所提改进算法的优越性。 展开更多
关键词 无人机 航迹规划 RRT^(*) APF 去冗余点的裁剪 三次B样条曲线
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基于改进RRT^(*)-APF算法的移动机器人路径规划
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作者 王楠 高腾 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第6期54-59,共6页
作为RRT的扩展算法,RRT^(*)在路径规划领域表现出显著的性能优势。通过迭代,RRT^(*)可以不断逼近最优路径,但是RRT^(*)算法依然存在收敛速度迟缓以及搜寻范围具有高度随机性等挑战。为了有效应对RRT^(*)在移动机器人路径规划中的局限性... 作为RRT的扩展算法,RRT^(*)在路径规划领域表现出显著的性能优势。通过迭代,RRT^(*)可以不断逼近最优路径,但是RRT^(*)算法依然存在收敛速度迟缓以及搜寻范围具有高度随机性等挑战。为了有效应对RRT^(*)在移动机器人路径规划中的局限性,提出了一种改进RRT^(*)-APF融合算法(TRRT^(*)-APF算法)。首先,引入目标偏置策略指导随机采样点的生成;其次,双向RRT^(*)算法通过构建两棵交错分布的随机搜寻树,进一步提高算法的搜索效率。改进的人工势场法被用于构建生长树,大大减少了算法的迭代时间;此外,还提出了基于三角不等式的剪枝策略来优化路径,通过删减路径的冗余节点,从而缩短路径长度,获得最佳轨迹;最后,将TRRT^(*)-APF算法与RRT、RRT-APF和RRT^(*)算法进行了比较,验证了TRRT^(*)-APF算法在最优路径质量、算法稳定性和初始路径搜索速度等方面的优越性。 展开更多
关键词 RRT^(*)算法 人工势场算法 路径规划 移动机器人 路径长度
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