位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法

针对机械臂路径规划方法存在的规划效率低、连杆通过性差、路径粗糙等问题,以渐进最优快速随机搜索树RRT*为基础,提出一种位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法(PCO-BT-RRT*)。首先,设计目标偏置引导的双向扩展RRT*算法(BT-RRT*),改进了RRT*算法的初始化过程,将起始点和目标点分别作为两棵随机树的初始节点,并通过目标偏置策略引导其以一定概率相向生长,加快探索未知区域,在保证路径代价较低的同时提升路径生成速度。其次,提出一种位姿约束路径优化策略(PCO),采用机械臂运动学模型和碰撞检测规则共同约束新节点扩展过程,寻找机械臂可达空间内的避障路径;对生成路径剪枝剔冗,缩短可行路径长度,同时对消冗节点以迭代调整的方式进行平滑优化,提高路径生成质量。通过仿真实验分析,验证了所提方法在路径规划问题上的显著性成效;在自主研发的BIM信息融合下建筑砌筑系统进行真机避障测试,验证了该方法的实用性。

基于二次转角约束的改进RRT路径规划算法研究

针对快速随机搜索树(RRT)算法存在节点扩展冗余、生成路径不满足车辆转角条件等问题,提出一种改进的二次转角约束RRT算法。首先,在传统RRT算法基础上对采样空间进行裁剪,引入目标导向策略减少采样时间;然后采用车辆膨胀处理和直线方法检测障碍物,并引入第一次转角约束得到粗解路径;接着对粗解路径建立二次转角约束并进行优化处理,获取优化路径后拟合,并进行仿真验证。结果表明,相比于引入目标导向策略的RRT算法,所提出的算法路径最大曲率降低了34.33%,平均曲率降低47.36%,扩展节点数降低47.62%,路径距离降低7.76%,规划时间缩短14.98%。

时间窗约束下农产品物流配送路径优化研究

农产品需求量增加对物流配送提出较高挑战,基于此提出时间窗约束下农产品物流配送路径优化方法研究。依客户预期服务时间需求,取混合时间窗约束函数确定时间窗、物流配送车辆最大载重、配送路径长度与物流配送车辆约束条件,构建农产品物流配送路径优化模型;基于农产品物流配送需求改进传统遗传算法,求解构建模型,即获农产品物流配送路径优化结果。实验结果显示:相较生鲜农产品多车型冷链物流车辆路径优化,所提方法最优农产品物流配送路径获取迭代次数更少、配送路径长度更短、总成本更低,应用性能更佳。

中国式乡村基建的模式与路径——基于资源约束和行政能力的分析框架

中国乡村基建的模式大体上有政府主导、PPP和村民自建三种。尽管这三种模式的影响因素各不相同,但都可归类于资源约束和行政能力两个方面。按照资源约束的松紧和行政能力的强弱,可以把所有地区划分为松资源约束强行政能力、紧资源约束强行政能力、松资源约束弱行政能力和紧资源约束弱行政能力四种类型,除第四种地区不适合任何模式外,其他三种类型的地区分别适合采用不同的模式。更进一步地说,资源所在的领域以及行政能力在各层级政府之间的分布,决定了三种基建模式的不同适用场景。另外,在乡村基建过程中,资源约束和行政能力在一定范围内呈替代关系,且边际替代率递增。因此,乡村基建的最优路径应该是“强弱项、补短板”,根据各地的不同情况,有针对性地增加资源投入或加强行政能力建设,使地方处于资源丰富和行政能力强的状态,而单纯只注重其中一个方面的投入,只能是“事倍功半”。

基于多约束的改进RRT*算法三维全局路径规划研究

针对快速搜索随机树*(RRT*)算法在三维状态空间寻找次优路径过程中收敛速度慢、规划的路径无法满足欠驱动水下无人潜航器实际航行约束等问题,建立考虑多约束的RRT*算法的改进算法。对于寻优过程速度慢的缺陷,改进算法通过增加随机树节点的概率引导措施,加大树扩展过程的目标趋向性,减少树节点随机拓展带来的冗余计算,从而加快随机树寻优的收敛过程;对于无人潜航器航行约束问题,利用潜航器的俯仰以及偏航角度约束结合原算法中的欧几里得距离进行节点间“伪距离”价值函数构建,从而使得规划路径进一步满足欠驱动水下无人潜航器的运动规律。经过Matlab仿真,在三维空间中相同迭代次数条件下,改进算法相比于传统的RRT*算法能够显著提高最优路径寻优的收敛速度,规划路径在俯仰和偏航角度变化符合水下无人潜航器的运动约束。

时变指向约束下姿态参数空间离散化路径规划方法

为满足深空探测器在复杂动态环境约束下的姿态机动任务需求,解决时变指向约束下姿态路径规划求解困难、路径优化性能差的问题,提出了一种基于修正罗德里格斯参数(MRP)和动态路径搜索的姿态参数空间离散化路径规划方法。通过MRP空间的笛卡尔网格划分和非奇异空间构建,实现航天器姿态的参数空间离散化和指向约束表征。考虑指向约束的时变动态特性,在三维动态空间中搜索初始到目标姿态的机动路径,并引入路径节点的时间特性,在约束冲突时对路径进行实时修正,设计非奇异空间时变约束路径搜索算法,生成执行路径节点序列。进一步,对生成的路径节点进行插值拟合,基于逆动力学方法计算角速度和控制力矩,完成姿态机动轨迹规划。仿真结果验证了该方法的有效性,可为深空探测器在时变指向约束下规划出姿态机动执行路径。

约束条件下项目进度关键路径的Petri网建模方法

针对软件开发项目因存在约束条件而不能有效使用关键路径法的问题,利用Petri网并行性和异步性的动态特性,设计时延着色Petri网(TCPN)进度模型,通过将双代号网络图映射成Petri网,构建约束条件下的项目执行模型,用模型仿真得到约束条件下项目运行可能出现的情况,再运用关键路径法进行分析。案例结果表明:TCPN进度模型可使用关键路径法预测软件开发项目的完工时间,获得项目关键路径信息和其他潜在的关键路径发生概率,并且完工时间预测准确率为92.41%,具有一定的实用价值。

基于跟踪误差约束的机器鱼抗扰动路径跟踪控制

为了解决机器鱼在扰动下跟踪效率低的问题,本工作提出了一种抗扰动和自适应的误差约束控制方案。首先,通过设计虚拟控制输入,并利用积分环节更新了自适应视线制导律,消除了侧滑导致的运动位置偏离,增强了机器人的抗干扰能力。其次,通过构造机器鱼的偏航和浪涌自适应控制器,使神经网络函数拟合模型的不确定项和水流扰动,并用逼近值补偿系统的控制输入。这提升了机体的环境适应性。最后,利用障碍Lyapunov理论,机器鱼跟踪位置和角度的一致最终有界性被证明。通过模拟和实验,与经典制导方案相比,所提方案提高了机器鱼的跟踪效率和稳态性能,使机器鱼的位置误差收敛速率平均提升了14.57%。

能耗优化下移动机器人路径规划的变约束仿真平台设计

能耗优化下移动机器人路径规划面临移动机器人数量、作业路况、电源更换等多变化约束条件情形。基于MATLAB-App Designer开发工具,结合团队前期研究成果,设计具有交互界面的能耗优化下移动机器人路径规划变约束仿真平台。该平台根据变约束要求特性,改变具有障碍的不同规模地图、移动机器人数量、移动机器人起始及目标位置等,调用嵌入的不同智能算法,仿真生成移动机器人规划路径,实时显示能量消耗和路径长度等信息,为实际情形下移动机器人路径规划提供可靠的参考价值。

基于响应动态约束条件的仓储AGV路径规划协同优化模型

为了解决仓储AGV无碰撞路径规划问题,设计响应动态约束条件的仓储AGV路径规划协同优化模型。建立路径节点模型和车体坐标系模型,获得仓储AGV所在位置;建立碰撞描述模型,将全局路径规划问题简化为虚线框架的局部环境,建立时间窗,分别计算空车线段的时间窗、空车转向段的时间窗,获得不同工况下的运输时间。将路径最短作为动态约束条件,采用目标规划法对生成的多条路径求解,处理冲突问题,实现仓储AGV路径规划协同优化。算例分析结果表明:基于无人仓库二维顶视图网格系统,在没有障碍物的工况下,行走栅格较少;在有障碍物的工况下,以两条路径为例,未出现碰撞情况,路径优化效果明显。

广州农业现代化的发展基础、现实约束与实施路径

文章阐述了广州农业现代化的发展基础,农产品保供能力不断增强,农业生产条件显著改善,产业布局持续优化,优势主导产业集群初步形成,新型农业经营体系加快构建,农业绿色发展迈出新步伐,但也存在农业资源约束效应明显,农业投入水平相对不足等现实约束。为加快广州农业现代化,提出实施路径:技术引领:提升广州农业科技水平,结构优化:推动农业产业结构转型升级,强本固原:夯实农业农村基础设施,实施“农业+”:激发农村各种资源价值倍增,制度设计:完善农业现代化的政策引领,以人为本:加快强化农业现代化的保障体系。

路网约束下基于灰狼算法的机器人路径规划

机器人在规划路径时,由于初始路径群体数量多,且存在大量冗余个体,导致路径规划普遍存在效率低、可靠性不高等问题,为此设计一种路网约束下基于灰狼算法的机器人路径规划方法。利用多传感器采集车辆、环境等道路数据,推算车辆行驶速度、交通量及密度,使用信息守恒理论平滑计算交通数据,运用负指数函数构建证据理论信度,引入卡尔曼滤波器实现道路交通数据融合,构成完整路网架构;使用灰狼算法规划机器人路径,将狼群中适应度最高的3匹狼拟作头狼,通过搜寻猎物、包围猎物与进攻猎物来创建数学模型,更新灰狼方位了解其移动情况,完成机器人路径自适应规划。实验结果表明,所提方法时效性强,在静态、动态环境下均能实现机器人最优路径规划,且在动态环境下仅迭代4次就可找到最优路径,为机器人的高效率应用提供技术帮助。

基于AI专线传输电路约束路径计算的应用

近年来运营商专线业务竞争进入白热化阶段,对专线开通的时效性、准确性要求越来越高,传统的人工方式无法应对专线业务传输电路相关数据制作竞争的要求。文中通过对传输电路约束路径计算方法进行研究,并将算法工具化。基于AI分析的专线传输电路约束路径计算工具能够对接传输工作台相关数据作为数据库,通过研发数据库上的关联规则算法对专线传输电路业务路径进行规划,实现电路调度自动开通,提供完整电路的开通、调整、停闭流程,保障业务的快速开通、提高专线开通的时效性和准确性。

一种考虑关节跃度约束的实时刀具路径光顺算法

针对机器人加工过程中关节跃度超过约束的问题,提出一种考虑机器人关节跃度约束的刀具路径光顺算法。采用有限冲激响应滤波器插值算法对五轴刀具路径进行光顺处理,一步完成了路径光顺和速度规划。建立了关节与刀具之间的速度、加速度和跃度关系,通过调整时间常数保证了关节跃度不超过约束。考虑机器人关节加速度约束后,该算法计算出的时间常数更小。仿真和实验结果表明该算法能减小关节的跟踪误差,提高机器人的工作稳定性。

多约束条件下的无轨胶轮车路径规划算法研究

针对无轨胶轮车调度中存在的效率低、不合理等问题,基于传统节约算法增加约束条件,研究了多约束条件下煤矿无轨胶轮车的任务优化以及最短路径规划。通过将传统节约算法的单类型车辆约束改进为多类型车辆,提高了车辆的利用率,降低了车辆的使用成本;提出时间窗约束,提高了胶轮车到达的正点率,改善了人工处理调度作业中存在各种不确定因素而导致的车辆晚点,避免引发一系列不必要的事故;提出货物类型约束,提高了车辆的实载率,改善了“一车一用”的情况;提出最大行驶里程约束,提高了胶轮车运行安全保障,改善了井下的行车环境。采用陕西大海则煤矿胶轮车配送的实际算例,对提出的多约束条件下节约算法进行了实验,算例结果对比表明,在经过多约束条件下节约算法处理后,车辆平均实载率达到90%以上。现场应用结果表明,该方案可以提高胶轮车的配送效能,优化车辆任务,还可以有效地节约成本,满足煤矿现场应用需求。

郑州数字乡村建设的现实约束与突破路径研究

数字乡村建设是乡村振兴的战略方向,主要体现在对农业农村信息化、网络化、数字化的具体规划。郑州市数字乡村建设虽取得了一定的成绩,但同时也存在着现实约束问题。为加强郑州数字乡村建设,扎实推进郑州乡村振兴,文章提出郑州数字乡村建设的突破路径。强化郑州数字乡村建设要素保障,助推郑州数字乡村建设转型升级;丰富郑州数字乡村应用场景,加快郑州数字乡村建设融合发展;培育郑州数字乡村新业态、新模式,突出郑州数字乡村建设特色;健全郑州数字乡村运行机制,推动郑州数字乡村建设可持续发展。

资源约束条件下高速公路改扩建路段应急救援路径优化

在多项资源变化的约束情况下,综合考虑高速公路改扩建造成的路段通行时间较长、交通拥堵程度加剧、交叉口延误增多等因素,以各救援资源点到达突发事件地点的等效行程时间为路径优化指标,利用Dijkstra最短路径算法,提出一种针对高速公路改扩建路段突发事件的应急救援路径优化模型和决策方法。以某高速公路改扩建路段交通事故应急救援为例,验证了该路径优化模型和决策方法的可行性。

紧凑型多腔室并联间隙雷电冲击闪络路径约束研究

由于多腔室并联间隙构型特殊,不同于常规并联间隙,其雷电冲击闪络路径复杂,当放电间隙设置不当时会出现闪络路径约束失败,电弧灼烧绝缘子串的现象。因此该文在基本理论指导下开展了多腔室并联间隙雷电冲击闪络路径约束试验研究。首先分析多腔室并联间隙约束闪络路径的工作原理,并开展雷电冲击试验,拟合了不同腔室数量下将多腔室灭弧结构等效为棒-棒电极空气间距的公式;然后通过开展不同外串联间隙的多腔室并联间隙伏秒特性试验研究,确定了该装置整体外串联间距的设置方法。试验结果表明:根据等效间距公式分别对不同腔室数量的多腔室灭弧结构进行外串联间隙的设计,结果与理论分析相吻合,多腔室并联间隙能够先于绝缘子串闪络从而约束闪络路径,验证了多腔室灭弧结构等效棒-棒电极空气间距计算方法的准确性。多腔室并联间隙已在实际线路开展运行,能够约束闪络路径并快速淬灭电弧,保证线路安全可靠运行。

基于地形约束的改进蚁群算法履带车三维路径规划

针对传统蚁群算法在三维路径规划时初期搜索盲目性强、累计俯仰角度过大、信息素更新没有针对性的问题,提出了基于地形约束的改进蚁群算法。针对前期搜索盲目性,考虑重力因素对履带车的影响,根据地形高度对初始信息素浓度进行不均匀分布;为解决路径规划只以距离最短为目标的局限性,充分考虑地形坡度的影响,添加引力、斥力和俯仰角因素构造多元启发函数;利用狼群分配原则对最优路径上信息素浓度进行加强,最差路径上信息素浓度进行减少,并且对信息素进行限幅,有效避免陷入局部最优。在Matlab中通过栅格法建立三维空间进行试验,仿真结果证明优化算法的有效性,并且当环境越复杂时,改进算法优越性越明显。

考虑系统约束的预瞄Stanley车辆路径跟踪控制

近年来研究者们发现前轮转角速度约束等系统约束对路径跟踪控制的性能存在较大的影响,而常用于解决系统约束影响的模型预测控制存在实时性较差的问题。为此基于计算成本较低的Stanley控制,考虑前轮转角速度约束等系统约束的影响,提出了一种考虑系统约束的预瞄Stanley车辆(无人驾驶)路径跟踪控制算法,并通过MATLAB与Carsim联合仿真对该算法进行了仿真测试。在被控对象有系统约束的情况下,提出的控制方法仍具有较高的精确性和实时性,其中横向误差绝对值不超过0.2734 m,航向误差绝对值不超过0.1135 rad,每个控制周期内的计算时间不超过2 ms。仿真结果还表明,该控制方法在精确性方面优于经典Stanley控制、已有的未考虑系统约束的预瞄Stanley控制,在实时性方面优于模型预测控制。