基于環(huán)境二次劃分的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃新算法研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃是機(jī)器人研究領(lǐng)域最基本的環(huán)節(jié)之一,包括環(huán)境建模和路徑搜索兩個(gè)子問題。常見的柵格法由于其計(jì)算簡單,易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù),已被廣泛的應(yīng)用于路徑規(guī)劃的環(huán)境建模中,但柵格粒度難以控制的缺陷一直未能得到很好的解決,為此,本文提出了以障礙物為啟發(fā)信息對(duì)環(huán)境進(jìn)行二次劃分的柵格建模方法,較好的解決了這一問題。
　　 由于遺傳算法對(duì)問題的種類有很強(qiáng)的魯棒性,因此被成功的應(yīng)用于求解全局已知的路徑規(guī)劃問題。然而傳統(tǒng)遺傳算法隨機(jī)生成初始種群

2、導(dǎo)致其有效性和遍歷性差,同時(shí)遺傳算法收斂速度慢的固有缺陷也影響規(guī)劃的性能。為此,本文利用環(huán)境二次劃分方法為路徑搜索算法提供了優(yōu)秀的環(huán)境模型；提出了以顯性基因的保險(xiǎn)矩陣為啟發(fā)信息產(chǎn)生初始種群的新方法,提高了初始種群在搜索空間的有效性和遍歷性；同時(shí)將保險(xiǎn)矩陣作為環(huán)境知識(shí)構(gòu)造適應(yīng)度函數(shù)和相關(guān)遺傳算子,克服了遺傳算法收斂速度慢的問題,提高了路徑規(guī)劃的效率。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,即使是在有陷阱等復(fù)雜障礙物的環(huán)境下,用本算法也能獲得最優(yōu)路徑,與已

3、有的同類代表性算法相比,收斂速度顯著提高,效果令人滿意。
　　 滾動(dòng)規(guī)劃是解決感知環(huán)境路徑規(guī)劃的經(jīng)典算法,但局部路徑中的多數(shù)節(jié)點(diǎn)在新窗口中被視為無效節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃策略,不僅浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間,而且也影響了規(guī)劃的實(shí)時(shí)性；另外,由于機(jī)器人視野域范圍的有限性可能導(dǎo)致規(guī)劃停滯。為此,本文提出了一種基于高質(zhì)量節(jié)點(diǎn)和窗口轉(zhuǎn)向機(jī)制的機(jī)器人滾動(dòng)規(guī)劃新方法。該方法對(duì)局部環(huán)境進(jìn)行二次劃分,為路徑搜索算法提供了優(yōu)秀的建模環(huán)境；搜索算法對(duì)視野域內(nèi)節(jié)點(diǎn)從距離長短