基于电子海图的无人艇集群区域覆盖路径规划

[目的]针对无人艇(ASV)集群区域覆盖问题,设计一种基于电子海图信息系统(ECDIS)的多无人艇区域覆盖路径规划方法。[方法]首先,通过提取ECDIS中的海陆和水深信息,建立基于栅格化方法的无人艇集群覆盖区域环境模型。其次,提出一种基于轮盘选择法的区域划分方法,解决基于初始位置的区域划分方法区域划分不规则的问题,实现在栅格地图中对无人艇集群覆盖子区域的合理划分。最后,构建一种基于模板法的区域覆盖路径规划方法,解决生成树覆盖方法路径转弯数量较多的问题。[结果]搭建基于ECDIS的无人艇集群人机交互仿真平台,验证所提基于轮盘法和模板法的区域覆盖路径规划方法对优化规划路径转弯数量的有效性。[结论]采用所提基ECDIS的无人艇集群区域覆盖路径规划方法,实现多无人艇对海上目标任务区域的覆盖路径规划。

基于BSO-GA算法的机器人子区域覆盖路径规划

为解决传统子区域覆盖路径规划方法的环境普适性不足等问题,课题组设计了专门的头脑风暴-遗传算法BSO-GA。对原始头脑风暴算法个体更新方式进行了改进,单个个体更新采用遗传算法移位、倒位和换位算子的思想,混合个体更新采用贪心交叉算子。实验结果表明:BSO-GA在距离、运行时间上均优于头脑风暴算法、遗传算法、模拟退火算法和遗传-模拟退火算法;无论在普通作业环境还是特殊作业环境,该算法覆盖率均能达到100%,且没有路径交叉及重复现象,能够较好地完成覆盖任务。

改进型BINN算法应用在无人船优先区域覆盖路径规划的研究

对于无人船在复杂海域执行的全区域覆盖任务,用原生物激励神经网络算法规划的路径欠佳,为此提出以下改进措施:为解决两个方向上的活性值相同而导致下一位置决策困难的问题,提出新的最优点决策公式;为解决障碍物毗邻区和海图边界区域活性值较低而导致无法完全覆盖的问题,重新定义生物激励神经网络模型中的输入激励。同时,通过在神经元输入中加入高激励选项,有效地实现了对区域的优先覆盖。仿真结果表明,提出的改进型算法无论在静态还是在动态海况下,都有很好的适应性,可实现对任务海域的100%覆盖,且能有效规避障碍物和快速脱离死区。

基于感知-行为的移动机器人全区域覆盖路径规划

针对未知环境信息下的移动机器人全局区域覆盖路径规划问题,提出了一种基于感知-行为的路径规划方法。根据移动机器人实时感知的传感器信息,建立机器人全区域覆盖的行为执行表,在机器人全区域覆盖过程中,通过这种感知与行为的关联能够实时有效地驱动机器人实现路径规划。模拟与仿真的结果证明了算法的简单性和实用性。

机器人全覆盖最优路径规划的改进遗传算法

全区域覆盖是一种特殊的路径规划,要求遍历环境中所有的可达区域。目前已经提的许多算法,如模板算法、分块算法等,都只能保证覆盖所有的区域,对于寻找全局最优解却无能为力。提出了一种基于遗传算法的全区域覆盖算法,结合分块算法和模板算法的优点。先采用矩形分解法将环境划分成若干个相邻的子模块,并为每一个子模块选用相应的模板,从而生成覆盖路径,然后采用遗传算法找出最优的路径。算法在虚拟环境中进行了实验,实验结果证明了其可行性和有效性。

智能割草机路径规划研究现状

近十年来国内草坪面积逐年增加,智能割草机需求不断提高,而目前对智能割草机工作性能有重要影响的路径规划技术还存在不足之处。文章从智能割草机的实际应用出发,首先对智能割草机的国内外研究现状和点到点路径规划、遍历路径规划、全区域覆盖路径规划等各类路径规划进行综述,其次对各类路径规划方式进行分析,重点分析了各类算法的优缺点,总结出智能割草机全区域覆盖路径规划技术的发展方向,最后对智能割草机路径规划未来发展趋势进行展望,为智能割草机路径规划研究提供一定的思路。

基于八卦图的移动机器人全局路径规划

针对已知环境信息下的移动机器人全局路径规划问题,提出了一种基于八卦图的波传播路径规划算法。首先将移动机器人运行环境建立极坐标系下的八卦图,然后搜索合理路径,最后通过合理路径评价与优化得到最终规划路径。仿真与实验结果证明了算法的低耗时和实用性。

面向海域巡逻的多无人船路径规划方法及仿真

目的随着人工智能技术的大力发展,以无人船为代表的智能无人装备在海洋技术领域已开始实际应用。在大型海域巡逻任务中,相比传统的巡逻装备,多无人船协同执行区域覆盖任务具有运行时间短、效率高以及风险低等优势,但需要解决任务划分、能源补给等难点问题。针对上述问题,提出一套完整的解决大型海域巡逻任务的多无人船协同执行区域覆盖任务的解决方案,并进行面向实际海图的仿真实验。方法首先对多无人船海域巡逻任务进行了问题定义和建模,在构建栅格海域地图的基础上,提出了基于任务均衡的区域划分策略和多种评价指标;在分析比较多种传统遍历算法优劣的基础上,提出了无能源约束和有能源约束条件下的多无人船区域覆盖遍历算法,尤其在有能源约束条件下考虑了多种充电后路径规划策略。结果利用Python搭建仿真应用平台,对三沙市周边15000多平方公里海域进行仿真实验,实验比较了不同遍历算法在无能源约束和有能源约束条件下的优劣,验证了所提出的区域划分策略和遍历算法的有效性和能源约束下无人船在充电后重新规划遍历路径策略的优越性,并对覆盖率和无人船电池里程等参数进行了消融实验。结论提出的方法和仿真分析结果为多无人船协同执行大型海域巡逻任务的实际应用提供了一定的借鉴作用。

移动机器人模糊逻辑控制系统避障研究

本文对全区域覆盖的局部路径规划,采用了一种模糊控制算法,利用模糊控制算法自身所具有的鲁棒性和基于生物学上的感知一动作的行为相结合。对于移动机器人的避障系统提出了充分接近障碍的避障策略,并对相关理论和实现方法作了深入的研究。