基于改进人工势场法的移动机器人局部路径规划

为解决传统人工势场法在移动机器人局部路径规划中存在的缺陷,提高其路径规划的性能,提出了改进的人工势场法。将引力作用阈值引入引力势场函数,解决引力过大问题;在斥力势场函数中引入目标点与移动机器人之间的距离,解决目标不可达问题;根据环境复杂度,提出了自适应速度调节机制;针对局部极小值问题,分别提出了APF-v1和APF-v2两种构建虚拟目标点的方法,引导移动机器人走出陷阱区域。最后在ROS机器人操作系统中对改进的算法进行了对比实验,结果表明,改进的算法可以克服目标不可达、局部极小值等问题,并且在计算量、路径规划时间和步数等方面具有一定的优越性。

基于APF-LSTM-DDPG算法的移动机器人局部路径规划

针对深度强化学习算法存在训练时间长、收敛速度慢的问题,将深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法和人工势场(artifical potential field,APF)法相融合,引入长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络结构,提出了APF-LSTM-DDPG算法。首先在DDPG算法中添加LSTM,通过记忆单元和遗忘单元将奖励较高的样本优先学习,使模型更快地收敛;其次引入人工势场法,设计相应势场函数,解决环境奖励稀疏的缺点,加速模型收敛进程;然后通过人工势场法修正算法的动作选择,缩短路径长度;最后在机器人仿真平台(robot operating system,ROS)中搭建不同障碍物环境对算法进行了仿真验证。仿真结果表明,APF-LSTM-DDPG算法在搭建的仿真环境中训练时平均奖励能够更快地稳定,提高了算法的成功率并减少了规划路径中的冗余。

基于改进人工势场法的移动机器人局部路径规划的研究

本文介绍了一种常用的移动机器人局部路径规划方法—人工势场法,分析了传统的人工势场法由于局部最小问题而导致规划失败的原因,综述了解决该问题的方法,在此基础上重点介绍了一种通过改变斥力势场函数来解决局部最小问题的改进方法,并给出了仿真结果。

基于势场法的移动机器人路径规划仿真研究

针对势场法的障碍物附近目标不可达(GNRON)问题,采用改进斥力势场函数,把机器人和目标的相对距离考虑进去,从而确保目标点为整个势场的全局最小点,使得机器人能够顺利到达目标。针对局部极小引起的陷阱区域问题,提出了增加引导点的方法,使得机器人能够快速走出陷阱区域,向目标点移动。通过仿真实验,还实现了机器人在限定区域内漫游。改进后的势场法适用于复杂环境下的移动机器人路径规划。仿真结果证明了此方法的有效性。

基于改进人工势场法的移动机器人路径规划

针对势场法的障碍物附近目标不可达的问题,改进了传统人工势场斥力函数,确保目标点是机器人的势场全局最小点,使得机器人顺利到达目标点。针对势场法的局部最小值问题,提出了一种连接局部最小值区域障碍物的方法,建立了机器人离散传感器模型,使机器人快速走出局部最小值区域。改进后的人工势场法适用于复杂室内环境下的机器人路径规划。仿真结果证明了该方法的有效性。

基于动态模糊人工势场法的移动机器人路径规划

传统人工势场法在路径规划中存在局部极小值问题,而且不能满足动态环境中移动机器人路径规划对实时性、安全性和可达性的要求。针对传统人工势场法存在的问题,通过引入速度矢量,改势场力函数,并与模糊控制方法相结合,实时调节斥力势场系数,克服人工势场法的缺陷。在MATLAB平台中验证了方法的有效性,实验结果表明,该方法优于人工势场法模型的路径规划。

基于改进人工势场法的移动机器人路径规划

基于传统人工势场法的机器人路径规划存在障碍物附近目标不可达和局部极小点的问题。在研究该问题产生原因的基础上,提出了一种基于改进人工势场法的移动机器人路径规划算法。该算法在斥力函数中引入了机器人和目标点之间的距离,在极小点附近自主建立虚拟目标牵引点并隔离原有目标点,解决了传统人工势场法的局部极小点问题,使机器人到达了目标点。仿真结果说明了改进后算法的有效性。

基于改进人工势场法的移动机器人路径规划

为解决传统人工势场法用于机器人路径规划时出现的各种问题,提出相应的改进方法。针对障碍物距目标点太近导致的目标不可达问题,采用缩小障碍物影响范围的方法来解决;针对局部极小点导致的陷阱问题,提出障碍物影响范围分层的思想,使机器人能够顺利到达目标点。改进后的势场法适用于各种复杂环境下的移动机器人路径规划,且可以进行优化路径选择,仿真结果表明了该方法的有效性。

基于改进人工势场法的移动机器人避障路径规划算法

路径规划是移动机器人系统的重要组成部分,及时有效的避开障碍物到达目标点是路径规划中非常重要的一个研究方向。在研究移动机器人避障控制特点的同时,把改进的人工势场法引入到移动机器人的避障路径规划中来,有效缓解传统人工势场法在路径规划中可能陷入的局部极小点问题。经仿真实验和实践,证明了该算法的可行性和有效性。

基于改进人工势场法的移动机器人路径规划

针对传统人工势场法在路径规划过程中容易陷入陷阱区域和局部极小点的问题,提出了一种改进人工势场法。首先,提出安全距离概念,避免了不必要的路径,从而解决了路径过长和算法运行时间过长问题;然后,为避免机器人陷入局部极小点和陷阱区域,在算法中引入预测距离,使得算法可以在机器人陷入局部极小点或陷阱区域之前做出反应;最后,通过合理设置虚拟目标点,引导机器人避开局部极小点和陷阱区域。实验结果表明,改进算法可以有效解决传统算法容易陷入局部极小点和陷阱区域的问题;同时,相较于传统人工势场法,所提算法规划出的路径长度减少了5.2%,计算速度提高了405.56%。

基于人工势场法的移动机器人局部路径规划

在有障碍物的环境中进行局部路径规划时,传统的人工势场法存在局部极小点问题,导致移动机器人徘徊不前,无法到达目标点。为解决局部极小点问题提出了基于人工势场法的左转势场法和虚拟目标点法。左转势场法将处于局部极小点的移动机器人强制转向,跳出局部极小点;虚拟目标点法是当移动机器人处于局部极小点时在合适位置设置虚拟目标点,忽略目标点和障碍物对移动机器人的作用,使移动机器人转向,跳出局部极小点。经Matlab仿真证明,这两种方法均能绕开局部极小点,顺利到达目标点。

改进人工势场法的移动机器人路径规划研究

在室内移动机器人路径规划研究中,人工势场法是其常用方法之一。针对传统人工势场法进行规划时,会出现局部极小点问题,分析由此导致路径规划失败的原因。在改进的势函数基础上,提出通过扇区划分的方法,在移动机器人陷入局部极小点周围适当范围内增加虚拟障碍物,使其和原障碍物及目标点共同作用下对移动机器人产生作用力。这样,能够解决传统人工势场法中出现的局部极小点情况。最后,在MATLAB环境下进行仿真,其结果验证了上述方法的有效性。

基于模糊势场法的移动机器人局部路径规划

针对采用传统人工势场法进行移动机器人局部路径规划时存在的局部极小点和规划路径过长等问题,提出了一种基于虚拟目标点和有限状态机的模糊势场法。构造基于人工势场的虚拟目标点法来解决局部极小点问题,在合适的位置设置虚拟目标点使机器人逃离局部极小点区域。将虚拟目标点法与模糊控制相结合,对障碍物环境进行预测,及时避障,解决机器人在复杂环境中采用虚拟目标点法规划路径时存在的路径过长问题。设计一个有限状态机来判断障碍物环境,执行算法转换策略,使改进算法适用于多种复杂环境。所设计算法在MATLAB平台上进行了仿真验证。结果表明,该算法能够使机器人逃出局部极小点、缩短规划路径。算法不仅适用于简单、离散环境,在传统算法运行困难的、复杂的环境中,例如墙型、U型和多U型障碍物环境,也能规划出可行的优化路径。

一种基于改进人工势场法的移动机器人路径规划

人工势场法因反应速度快、计算量小和实时性等优点,在移动机器人路径规划中获得广泛的应用。本文分析了传统的人工势场法由于局部最小问题而导致规划失败的原因,对可能产生局部极小值区域的障碍物外部几何形状进行分析。提出了增加引导点与增量项的方法,使得机器人能够快速走出极值点,向目标点移动。文中利用改进的人工势场法进行仿真实验成功地规划出在复杂环境下光滑路径,证实了该方法的有效性。

基于改进人工势场算法的移动机器人路径规划

传统人工势场法因结构简单,便于底层实时控制得到广泛应用,但是存在目标点不可达、局部极小值问题。提出以改变斥力角度和确定虚拟局部最小区域半径来改进人工势场法,同时采用粒子群优化算法对改进算法中的斥力角度和虚拟区域半径进行优化,使机器人在陷入局部极小值时能够快速逃出,向目标点运动。仿真结果表明,该方法能有效地解决人工势场法易陷入局部极小值的问题。

改进人工势场法的移动机器人路径规划

针对传统人工势场法存在的局部极小点问题,本文提出了一种改进的人工势场算法。该算法在判断机器人陷入局部极小点时,首先使用选取在障碍物一侧的中间目标点代替真正的目标点引导机器人,使机器人摆脱局部极小点,然后再使用真正的目标点引导机器人继续向原目标点运动,较好地解决了路径规划失败的问题。最后,在Matlab和Mobile Sim中对算法进行了仿真实验,验证了该方法的有效性。

改进人工势场法在机器人路径规划中的应用

为解决传统人工势场法用于机器人路径规划时会出现规划失败的问题,分析了由于局部极小点问题而导致规划失败的原因。在已改进人工势场函数的基础上,提出了通过增加虚拟目标点和原目标点共同对机器人产生引力的方法来解决传统人工势场法中出现的局部极小点问题。在Mobotsim中对算法的仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。

改进人工势场法的机器人路径规划

目的解决复杂环境中存在大型障碍物导致路径规划失败的问题。方法基于改进人工势场法的基础上结合边缘探测法,引入沿边走行为。结果移动机器人能够顺利到达目标点。结论改进后的人工势场法结合边缘探测法确保移动机器人快速走出局部极值点且能躲避大型障碍物。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于改进人工势场法的机器人路径规划研究

传统人工势场法在机器人路径规划中存在障碍物附近目标不可达(GNRON)和局部极小值问题,针对目标不可达问题,使用改进斥力场函数的方法。针对局部极小值问题,在改进人工势场法的基础上,利用随机逃离和沿等势线逃离的方法,并且对此方法进行分析和改进,改进后的方法优化处理了机器人的避障路径。仿真结果证明了此方法的有效性。

基于改进人工势场法的路径规划研究

针对传统的人工势场法在移动机器人路径规划中存在的目标不可达和局部极小值问题,提出了一种改进的人工势场法。首先,对目标点附近有障碍物时由于斥力较大,机器人难以到达目标点的问题,在势场中引入了安全距离因子,并对该参数进行了优化,从而使机器人与障碍物保持合适的距离,顺利到达目标点。其次,为解决局部极小值问题,引入了局部极小值判别条件,并在触发该条件时对局部极小区域进行绕行,使机器人顺利到达目标点。仿真结果表明,改进后的算法在不同数量的障碍物地图环境下运行,有较强的鲁棒性,所提出的算法可以使机器人在U型障碍物环境中绕过局部极小值区域,成功解决了移动机器人路径规划中的局部极小值问题。