融合简化可视图和A^(*)算法的矿用车辆全局路径规划算法

针对矿用车辆在狭窄、弯曲及有未知障碍物的井下巷道中的路径规划效率低的问题,提出了一种融合简化可视图(SVG)和A^(*)算法的全局路径规划算法DVGA^(*)。在构建真实环境点云地图基础上,连接车辆在不同视点下的可视切点,动态生成SVG;将可视切点依次存入OPEN表作为节点,根据A^(*)算法估价函数选取路径最短情况下的节点加入CLOSED表,得到最优路径点并存储路径,同时删除OPEN表中的其余节点,循环此过程,直到OPEN表中出现终点;最后利用路径平滑算法进一步减少路径节点数量,从而提高路径规划效率。实验结果表明,与完整可视图+A^(*)算法、SVG+A^(*)算法及SVGCA^(*)算法对比,DVGA^(*)算法对复杂长距离路径的规划时间最短,平均路径长度分别缩短了10.79%,6.26%和2.86%,具有更强的适应性和更高的规划成功率。井下试验结果表明:在巷道宽度变换区域和躲避静态障碍物时,相比SVGCA^(*)算法,DVGA^(*)算法规划的路径更加平滑;躲避动态障碍物时,DVGA^(*)算法能够及时进行路径纠正,保证了路径规划的时效性和稳定性;在复杂多变的巷道环境中,DVGA^(*)算法的规划时间和路径长度相比SVGCA^(*)算法分别减少了11.51%和1.54%,具有更高的环境适应性和稳定性。

基于简化可视图的环境建模方法

针对移动机器人全局路径规划中环境地图的构建问题,提出一种基于简化可视图的环境模型建立方法.该建模方法通过剔除环境中对路径规划结果不造成影响的障碍物来简化环境模型的表示.在环境建模期间,利用机器人的起点和目标点以及环境中保留的障碍物建立一种可视边的数量足够少的简化可视图,简化可视图中的可视边即为移动机器人的可行路径.根据简化可视图建立的环境地图提高了后续移动机器人路径规划算法的执行效率.仿真结果表明该建模方法简单且有效.

基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划

针对蚁群算法中收敛速度和局部最优的矛盾,提出一种适用于静态环境的基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划方法.在环境建模方面,利用机器人起点和终点的位置建立环境的可视图.改进的蚁群算法将环境中局部的路径信息加入到信息素的初始化和路径选择概率中,提高了算法收敛速度的同时尽可能地避免算法早熟.当算法陷入停滞时,引入交叉操作并调整α,β和ρ的值,增加了算法的逃逸能力.仿真结果证明了所提方法提高了最优路径的搜索效率,整体性能优于标准蚁群算法.