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Navigation Method Based on Improved Rapid Exploration Random Tree Star-Smart(RRT^(*)-Smart) and Deep Reinforcement Learning 被引量:1
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作者 ZHANG Jue LI Xiangjian +3 位作者 LIU Xiaoyan LI Nan YANG Kaiqiang ZHU Heng 《Journal of Donghua University(English Edition)》 CAS 2022年第5期490-495,共6页
A large number of logistics operations are needed to transport fabric rolls and dye barrels to different positions in printing and dyeing plants, and increasing labor cost is making it difficult for plants to recruit ... A large number of logistics operations are needed to transport fabric rolls and dye barrels to different positions in printing and dyeing plants, and increasing labor cost is making it difficult for plants to recruit workers to complete manual operations. Artificial intelligence and robotics, which are rapidly evolving, offer potential solutions to this problem. In this paper, a navigation method dedicated to solving the issues of the inability to pass smoothly at corners in practice and local obstacle avoidance is presented. In the system, a Gaussian fitting smoothing rapid exploration random tree star-smart(GFS RRT^(*)-Smart) algorithm is proposed for global path planning and enhances the performance when the robot makes a sharp turn around corners. In local obstacle avoidance, a deep reinforcement learning determiner mixed actor critic(MAC) algorithm is used for obstacle avoidance decisions. The navigation system is implemented in a scaled-down simulation factory. 展开更多
关键词 rapid exploration random tree star smart(RRT*-Smart) Gaussian fitting deep reinforcement learning(DRL) mixed actor critic(MAC)
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基于改进RRT算法的机器人路径规划研究
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作者 顾谦 安琪 +3 位作者 张妙恬 要沛璇 王嘉涛 索双富 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第3期204-208,共5页
快速扩展随机树算法(RRT)在机器人路径规划中应用广泛,但该算法存在随机性强、复杂环境适应能力弱等问题。针对上述问题,提出了一种结合高斯概率偏置策略和摇摆搜索扩展策略的改进RRT算法。将概率技术引入RRT算法,使用目标导向的高斯概... 快速扩展随机树算法(RRT)在机器人路径规划中应用广泛,但该算法存在随机性强、复杂环境适应能力弱等问题。针对上述问题,提出了一种结合高斯概率偏置策略和摇摆搜索扩展策略的改进RRT算法。将概率技术引入RRT算法,使用目标导向的高斯概率模型来代替传统的固定概率目标偏置,引导随机树更多地向目标点靠拢,从而降低算法的随机性;同时在扩展阶段利用负面的碰撞信息摇摆搜索可行路径以提高绕过障碍物的效率和狭窄环境下的扩展成功率。仿真实验结果表明,改进算法的综合性能优于传统算法。特别是在复杂环境下其规划时间和迭代次数分别比Bias-RRT算法减少了43%和87.5%,成功率提高了74.3%,为机器人的实际应用奠定了基础。 展开更多
关键词 机器人 快速扩展随机树 路径规划 高斯概率模型
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斥力场引导RRT算法的机械臂路径规划
3
作者 黄上章 宋爱国 +1 位作者 缪天缘 张玉波 《中国测试》 北大核心 2025年第1期126-132,共7页
针对现有的快速搜索随机树(RRT)及其改进算法在机械臂路径规划中存在的效率不足、无法快速绕开障碍空间以及路径冗余等问题,提出一种基于斥力场引导的改进RRT-Connect算法的机械臂路径规划,以下称改进RRTConnect(improved RRT-Connect)... 针对现有的快速搜索随机树(RRT)及其改进算法在机械臂路径规划中存在的效率不足、无法快速绕开障碍空间以及路径冗余等问题,提出一种基于斥力场引导的改进RRT-Connect算法的机械臂路径规划,以下称改进RRTConnect(improved RRT-Connect)。首先对已知环境构建栅格化地图及其斥力势场;其次利用改进RRT-Connect以及臂形约束进行路径规划;最后通过逆运动学以及插值算法得到关节空间路径点,伺服控制机械臂运动。将所提算法进行仿真与实际操作实验验证,结果表明:基于斥力场引导的改进RRT-Connect算法的机械臂路径规划可以绕开高效障碍空间,消融实验表明减少规划路径点17.24%以上、提高规划效率,较RRT减少规划时间99.71%、以及减少路径冗余,保留10.59%以下,验证了算法的可行性。 展开更多
关键词 快速搜索随机树 机械臂 路径规划 斥力势场
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基于多策略融合优化的RRT^(*)路径规划算法
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作者 郭荣秋 吴敬兵 戚海洲 《起重运输机械》 2025年第6期41-47,共7页
渐进最优快速探索随机树(RRT*)算法是快速扩展随机树(RRT)算法的改进版本,具有渐进最优性,但存在收敛速度慢、初始路径代价高、算法效率低等缺点。针对这些问题,文中提出了一种多策略融合优化的快速探索随机树(RRT*)路径规划算法,该算... 渐进最优快速探索随机树(RRT*)算法是快速扩展随机树(RRT)算法的改进版本,具有渐进最优性,但存在收敛速度慢、初始路径代价高、算法效率低等缺点。针对这些问题,文中提出了一种多策略融合优化的快速探索随机树(RRT*)路径规划算法,该算法引入自适应目标偏置策略、父节点重选策略和分层冗余节点去除策略,同时具备路径质量高,路径生成与收敛速度快的优势。为了验证算法的有效性,设计了不同环境下与RRT*、BGRRT*和RRT*-Smart算法生成的初始路径和收敛速度的对比实验。结果表明,提出的算法能够生成更优的初始解,并具有更高的稳定性和更快的收敛速度。 展开更多
关键词 快速探索随机树 目标偏置 冗余节点 多策略融合
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基于DGB-APF-RRT算法的移动机器人路径规划
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作者 熊高 韩晋 +2 位作者 王旭飞 耿玺钧 吉新宇 《陕西理工大学学报(自然科学版)》 2025年第1期42-49,60,共9页
针对传统快速搜索随机树(RRT)算法在机器人路径规划过程中存在随机采样盲目性过大和搜索效率低的问题,提出了一种基于动态目标偏置策略和改进人工势场法的DGBAPF-RRT算法,通过采用动态目标偏置策略加快随机树向目标点的收敛速度。同时... 针对传统快速搜索随机树(RRT)算法在机器人路径规划过程中存在随机采样盲目性过大和搜索效率低的问题,提出了一种基于动态目标偏置策略和改进人工势场法的DGBAPF-RRT算法,通过采用动态目标偏置策略加快随机树向目标点的收敛速度。同时为优化搜索过程,融合了改进的人工势场法引导随机树避障,并在人工势场法的斥力函数中添加随机扰动因子,解决了传统人工势场法存在的局部极小值和目标不可达问题。最后,利用三阶贝塞尔曲线对生成路径进行平滑处理,提高路径质量。除RRT算法外,还将动态目标偏置策略和改进的人工势场法应用于改进RRT*算法。仿真结果表明,两种改进算法均有效提高了路径规划效率,明显优化了路径规划时间、路径长度和迭代次数。 展开更多
关键词 路径规划 快速搜索随机树 动态目标偏置策略 人工势场法 贝塞尔曲线
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一种改进RRT-Connect算法的路径规划研究
6
作者 葛超 张鑫源 +1 位作者 王红 伦志新 《电光与控制》 北大核心 2025年第3期21-26,共6页
针对军工移动机器人路径规划问题,提出一种基于RRT-Connect的改进算法,避免了算法规划过程中效率低、随机性大、搜索时间长、迭代次数及节点数过多、规划出的路径冗长等问题。首先,该算法以起点和目标点连线的中点作为扩展点,使算法由... 针对军工移动机器人路径规划问题,提出一种基于RRT-Connect的改进算法,避免了算法规划过程中效率低、随机性大、搜索时间长、迭代次数及节点数过多、规划出的路径冗长等问题。首先,该算法以起点和目标点连线的中点作为扩展点,使算法由两棵树扩展变为四棵树同时扩展,同时引入范围限定函数,优化路径扩展及采样过程;其次,在改进算法中引入动态步长调节函数,使扩展过程有了更强的目标性;最后,对生成的路径进行后优化处理,去除多余冗余节点,缩短了路径长度。将改进的RRT-Connect算法与RRT及RRT-Connect算法在3种不同环境中进行仿真对比实验,改进算法相较于RRT-Connect算法在平均迭代次数上降低了83.8%,平均节点数减少了59.3%,平均规划速度提高了26.9%,平均路径长度减少了12%。 展开更多
关键词 路径规划 快速扩展随机树 动态步长 路径优化处理
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基于快速随机搜索树^(*)与凸优化的船舶路径规划与跟踪算法
7
作者 周畅 于特 +2 位作者 刘佳鹏 卢地华 曾青山 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期147-161,共15页
[目的]针对欠驱动船舶在障碍物水域的路径规划与路径跟踪问题,提出一种基于快速随机搜索树^(*)(RRT^(*))与凸优化的船舶路径规划与跟踪算法。[方法]通过使用RRT^(*)算法,在栅格环境中进行采样并规划出可行路径,得到关键点序列。针对可... [目的]针对欠驱动船舶在障碍物水域的路径规划与路径跟踪问题,提出一种基于快速随机搜索树^(*)(RRT^(*))与凸优化的船舶路径规划与跟踪算法。[方法]通过使用RRT^(*)算法,在栅格环境中进行采样并规划出可行路径,得到关键点序列。针对可行路径中的关键点序列,基于有限记忆BFGS凸优化算法和Cubic样条曲线,对曲线的经济性与安全性进行优化,获取时间参数化的更平滑和安全的船舶路径。最后,使用模型预测控制算法进行船舶控制输出序列规划,引导船舶安全、经济地避开障碍物,从起始点航行至目标点。[结果]结果显示,采用该算法对一艘船舶的运动进行模拟,可实现有效的路径规划和跟踪,路径搜索时间少于2×10^(-5)s,路径优化时间少于0.5s,路径跟踪绝对误差小于0.75m。[结论]所做研究表明所提路径规划与跟踪算法能够确保船舶的有效路径搜索与优化,可为无人船舶的进一步研究和工程化应用提供一定的思路。 展开更多
关键词 无人船 运动规划 快速随机搜索树^(*) 凸优化 轨迹跟踪
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位姿约束下的双向扩展机械臂路径规划方法 被引量:2
8
作者 刘光辉 高嘉豪 +2 位作者 孟月波 徐胜军 韩九强 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2389-2405,共17页
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... 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。 展开更多
关键词 机械臂路径规划 RRT*算法 双向扩展 位姿约束 路径平滑
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基于优化快速搜索随机树算法的全局路径规划 被引量:3
9
作者 杨炜 谭亮 +2 位作者 孙雪 杜亚峰 周晓冰 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期31-36,共6页
为了改善传统快速搜索随机树(RRT)算法在全局路径规划中存在的平滑度差、具有潜在碰撞性等问题,提出了一种双重优化的RRT算法。在传统RRT算法基础上,引入自适应目标偏向策略以缩短采样时间,引入角度约束采样策略以适应车辆极限转角。得... 为了改善传统快速搜索随机树(RRT)算法在全局路径规划中存在的平滑度差、具有潜在碰撞性等问题,提出了一种双重优化的RRT算法。在传统RRT算法基础上,引入自适应目标偏向策略以缩短采样时间,引入角度约束采样策略以适应车辆极限转角。得到初始路径后,建立二项优化函数(即降低路径曲率和远离障碍物),并将其作为基点进行梯度下降二次优化,生成可供车辆行驶、平滑性良好且碰撞概率低的路径,并进行仿真验证。结果表明:优化RRT算法相比于传统RRT算法、RRT-Connect算法和RRT算法,平均曲率分别降低了38.1%、36.4%和24.7%,曲率均方差分别降低了38.4%、38.4%和27.2%。 展开更多
关键词 快速搜索随机树 全局路径规划 避障 梯度下降法
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不确定采摘环境下改进RRT算法的机械臂路径规划研究 被引量:1
10
作者 李晓娟 陈涛 +1 位作者 韩睿春 刘建璇 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第4期193-198,F0003,共7页
由于果蔬采摘环境的不确定性和复杂性,机械臂在复杂环境中完成采摘,其路径规划需考虑实时避障。为实现采摘机械臂在不确定环境下安全采摘,提出一种改进RRT的动态避障算法,以提升机械臂在不确定采摘环境的适应性。针对基本快速扩展随机... 由于果蔬采摘环境的不确定性和复杂性,机械臂在复杂环境中完成采摘,其路径规划需考虑实时避障。为实现采摘机械臂在不确定环境下安全采摘,提出一种改进RRT的动态避障算法,以提升机械臂在不确定采摘环境的适应性。针对基本快速扩展随机树算法(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)在动态环境下迭代时间长、路径长、适应性差等问题,在RRT算法的基础上,引入目标导向策略,把终点以一定概率作为随机采样点的采样方向,提高算法的迭代效率;引入动态检测机制,对已完成规划的初始路径进行实时检测,使算法适应动态变化的环境。通过仿真分析改进RRT算法,结果表明:改进RRT算法的路径减少16%,迭代时间缩短86.5%;同时,动态检测机制使算法适应动态环境。 展开更多
关键词 果蔬采摘 机械臂 快速扩展随机树 动态避障 目标导向 动态检测 路径规划
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复杂环境下DWA与RRT算法融合的AUV局部路径规划
11
作者 李娟 张子浩 张宏瀚 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期961-973,共13页
针对复杂水下环境下的自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)局部路径规划问题,传统动态窗口法(dynamic window approach,DWA)存在复杂障碍物中陷入局部停滞,动态避障性能不佳等问题,本文提出了一种基于DWA与快速随机搜索... 针对复杂水下环境下的自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)局部路径规划问题,传统动态窗口法(dynamic window approach,DWA)存在复杂障碍物中陷入局部停滞,动态避障性能不佳等问题,本文提出了一种基于DWA与快速随机搜索树(rapid-exploration random tree,RRT)算法融合的路径规划算法。改进的DWA算法速度空间根据整个动态窗口的周期生成,重设了评价函数并结合AUV任务环境引入洋流能耗评价函数;改进的RRT算法在局部已知空间内规划导引点,帮助DWA脱离局部停滞状态并实现更安全的动态避障。将2种算法融合,实现了AUV在复杂水下环境中的局部路径规划。仿真表明,该融合算法能够降低AUV在洋流中的能耗代价,解决了DWA在复杂障碍物中陷入局部停滞的问题,能够安全有效地躲避动态避障物。 展开更多
关键词 自主水下航行器 路径规划 动态窗口 快速扩展随机树 速度空间 评价函数 水下环境 动态避障
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近海复杂环境下UUV动态路径规划方法研究
12
作者 张宏瀚 王亚博 +2 位作者 李娟 王元慧 严浙平 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期114-121,共8页
为解决近海环境下水下无人航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)的动态路径规划问题,本文提出一种结合全局和局部动态路径规划的算法。首先,本文提出一种基于自适应目标引导的快速拓展随机树算法,以增加随机树生长的方向性,并通过... 为解决近海环境下水下无人航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)的动态路径规划问题,本文提出一种结合全局和局部动态路径规划的算法。首先,本文提出一种基于自适应目标引导的快速拓展随机树算法,以增加随机树生长的方向性,并通过转向和重选策略减少无效拓展加快算法的收敛速度。接着,获得全局路径之后使用自适应子节点选取策略获取动态窗口法的子目标点,将复杂的全局动态任务规划分解为多个简单的动态路劲规划,从而防止动态窗口法陷入局部极小值。最后,通过UUV出港任务仿真实验验证了算法的有效性和实用性。 展开更多
关键词 水下无人航行器 动态路径规划 快速拓展随机树 动态窗口 自适应 水下环境 局部路径规划 避障
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基于改进RRT算法的双臂服务机器人运动规划研究
13
作者 郭俊锋 袁俊平 朱红霞 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期210-220,共11页
针对双臂服务机器人末端导航效率、实时性、鲁棒性以及路径全局最优等问题,提出了一种基于改进快速随机探索树算法的双臂服务机器人末端路径规划方法。该方法利用两棵随机树父节点连线随机采样,结合目标偏差角和随机值来改变固定步长搜... 针对双臂服务机器人末端导航效率、实时性、鲁棒性以及路径全局最优等问题,提出了一种基于改进快速随机探索树算法的双臂服务机器人末端路径规划方法。该方法利用两棵随机树父节点连线随机采样,结合目标偏差角和随机值来改变固定步长搜索策略,并引入人工势场法对随机采样进行局部优化,有效平衡原始算法的随机性和盲目性,从而提高路径质量并缩短规划时间。之后去除路径冗余点并采用3次B样条曲线平滑路径,优化双臂末端运动,减少抖动。采用主从规划法,先进行主臂的避障规划,从臂再依据主臂路径规划避障和避碰路径。通过MATLAB仿真和真实实验平台验证了该算法在复杂度相同环境下的迭代次数、规划时间和最终路径长度方面均优于传统RRT及其他改进算法,显著提升了双臂服务机器人的路径规划效率和质量。 展开更多
关键词 快速随机探索树 双臂服务机器人 主从规划 路径规划
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改进RRT^(*)算法的无人艇局部路径规划方法
14
作者 周春辉 王理征 +3 位作者 朱曼 陶威 熊鑫 汪成立 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2024年第2期392-396,共5页
文中提出一种改进RRT^(*)算法,该算法依据国际海上避碰规则计算本船与他船间DCPA与TCPA并判断会遇场景,限制采样空间.通过偏置采样在采样空间中选取采样点,增强目的性,加快搜索速度.依据线段公理和锚点采样的方式重新选择父节点,去除中... 文中提出一种改进RRT^(*)算法,该算法依据国际海上避碰规则计算本船与他船间DCPA与TCPA并判断会遇场景,限制采样空间.通过偏置采样在采样空间中选取采样点,增强目的性,加快搜索速度.依据线段公理和锚点采样的方式重新选择父节点,去除中间冗余的节点,减少路径转向次数和路径长度,使得最终生成的路径相对平滑.结果表明:改进RRT^(*)算法减少了81%以上的转向点和5%以上的路径长度. 展开更多
关键词 无人艇 局部路径规划 快速扩展随机树 国际海上避碰规则
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基于RRT^(*)改进的移动机器人路径规划算法 被引量:4
15
作者 梁永豪 陈秋莲 王成栋 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第3期748-754,共7页
针对RRT^(*)算法在复杂环境路径规划中存在的盲目搜索、冗余节点及路径较长等问题,提出一种融合树扩展策略和采样策略的改进RRT^(*)算法(AF-RRT^(*))。通过创造父节点改进RRT^(*)扩展树的结构,缩小路径长度;引入自适应探索,增加采样导... 针对RRT^(*)算法在复杂环境路径规划中存在的盲目搜索、冗余节点及路径较长等问题,提出一种融合树扩展策略和采样策略的改进RRT^(*)算法(AF-RRT^(*))。通过创造父节点改进RRT^(*)扩展树的结构,缩小路径长度;引入自适应探索,增加采样导向的选择性,减少路径搜索时间,同时不会陷入局部最优陷阱;通过动态步长,减少冗余节点。仿真结果表明,AF-RRT^(*)算法在多种环境下,路径获取效率和路径质量均优于RRT^(*)和F-RRT^(*)。消融实验验证了AF-RRT^(*)算法和算法各功能模块的有效性。 展开更多
关键词 路径规划 快速扩展随机树 创造父节点 自适应探索 动态步长 树扩展策略 采样策略
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复杂环境下的改进RRT算法路径规划 被引量:1
16
作者 谢春圆 王欣 +1 位作者 吴迪 王殿龙 《国外电子测量技术》 2024年第2期131-138,共8页
针对快速扩展随机树算法(rapidly-exploring trees,RRT)在一些复杂环境中存在搜索效率低、收敛速度慢、生成的路径冗余节点多等问题,提出一种改进的RRT算法。首先引入自适应目标概率策略,实时调整对目标点的采样概率;其次引入节点转向策... 针对快速扩展随机树算法(rapidly-exploring trees,RRT)在一些复杂环境中存在搜索效率低、收敛速度慢、生成的路径冗余节点多等问题,提出一种改进的RRT算法。首先引入自适应目标概率策略,实时调整对目标点的采样概率;其次引入节点转向策略,提高单次采样的成功率;最后对生成的路径进行冗余节点裁剪,使路径更符合实际应用需求。在MATLAB中进行仿真实验,并与RRT算法、RRTGoalBias算法进行对比。实验结果表明,改进算法在多种不同环境下具有较好的适应性,在寻路时间、采样次数和采样成功率3个方面均有较大提升,最终平均路径长路降低了21.1%,平均节点数降低了75.3%,证明了改进算法的优越性和实用性。 展开更多
关键词 复杂环境 路径规划 快速扩展随机树 自适应性 节点转向
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融合A^(*)的改进RRT机械臂路径规划 被引量:3
17
作者 龙厚云 李光 +2 位作者 谭薪兴 薛晨慷 易静 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第4期366-374,共9页
针对RRT(rapidly-exploring random tree)路径规划算法在高维空间的机械臂避障路径规划时随机产生巨量节点,导致算法运行负担大、避障性能差、容易陷入局部极值的问题,提出一种结合A^(*)判断函数的改进RRT算法。对RRT的采样方式进行更改... 针对RRT(rapidly-exploring random tree)路径规划算法在高维空间的机械臂避障路径规划时随机产生巨量节点,导致算法运行负担大、避障性能差、容易陷入局部极值的问题,提出一种结合A^(*)判断函数的改进RRT算法。对RRT的采样方式进行更改,每次生成一个包含多个随机采样点的序列,并利用改进的A^(*)判断函数进行排序;对每次生成节点进行距离判断,防止陷入局部搜索;利用重复贪心策略删除冗余节点,利用三次B样条平滑路径。在二维、三维地图及机械臂仿真与样机实验中进行算法性能分析,改进RRT算法能够大量减少到达目标位姿时产生的节点,缓解了局部极值,快速稳定地避开障碍物并到达目标位姿,证明了改进RRT算法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 机械臂 路径规划 A^(*)判断函数 快速扩展随机树(RTT)
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三维环境中机器人路径规划算法改进 被引量:2
18
作者 杨小月 李宏伟 +2 位作者 秦雨露 姜懿芮 王步云 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第4期1039-1046,共8页
为解决快速扩展随机树算法(rapid-exploration random tree,RRT*)在三维环境中盲目搜索路径以及缺乏节点扩展记忆性等问题,提出一种融合蚁群算法的双向搜索算法ACO-RRT*。为适应精细化三维建模环境和解决地面起伏不平坦等问题,对RRT*算... 为解决快速扩展随机树算法(rapid-exploration random tree,RRT*)在三维环境中盲目搜索路径以及缺乏节点扩展记忆性等问题,提出一种融合蚁群算法的双向搜索算法ACO-RRT*。为适应精细化三维建模环境和解决地面起伏不平坦等问题,对RRT*算法进行改进优化。采用双向搜索策略,在起点和终点同时运行改进后的RRT算法和蚁群算法,相向而行,对路径长度和运行时间进行优化。针对生成路径不够平滑等问题,引入B样条曲线平滑策略优化路径。仿真结果表明,所提算法能够有效用于机器人三维路径规划。 展开更多
关键词 快速扩展随机树 蚁群算法 B样条曲线 算法融合 双向搜索 机器人路径规划 三维环境
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基于改进APF-RRT的6R机械臂避障路径规划 被引量:1
19
作者 王杲 库祥臣 +2 位作者 吴鸿宇 段磊 张小雨 《机床与液压》 北大核心 2024年第11期27-32,共6页
针对6R机械臂在复杂环境下进行避障路径规划时成功率低、效率低等问题,提出一种改进人工势场法(APF)与快速扩展随机树法(RRT)的融合算法。对于传统APF目标不可达问题,提出引入斥力调节因子优化斥力函数,使得机械臂靠近目标点时,障碍物... 针对6R机械臂在复杂环境下进行避障路径规划时成功率低、效率低等问题,提出一种改进人工势场法(APF)与快速扩展随机树法(RRT)的融合算法。对于传统APF目标不可达问题,提出引入斥力调节因子优化斥力函数,使得机械臂靠近目标点时,障碍物对机械臂的斥力逐渐减小并顺利到达目标点;针对传统RRT算法随机性过强问题,提出目标导向策略进行优化,使得采样点有一定的概率向目标点扩展;当APF陷入局部最优时,采用改进RRT算法进行路径规划,当跳出局部最优时,切换为APF继续路径规划。仿真结果表明:改进APF-RRT算法能适应各种复杂环境,且相较于传统APF和RRT算法具有规划时间短、规划成功率高等优点,有效解决了APF目标不可达和局部最小值的问题。最后通过JAKA机器人实验平台进行实际环境实验,验证了改进APF-RRT融合算法的可行性。 展开更多
关键词 6R机械臂 避障 路径规划 人工势场法 快速扩展随机树法
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基于三维随机树算法的稠密约束环境铁路线路优化
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作者 万昕洁 蒲浩 +3 位作者 冉杨 李伟 胡建平 乔俊飞 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3142-3152,共11页
铁路选线是一个复杂的工程问题,尤其是当稠密约束选线环境内存在起伏地形高差约束和大量障碍物时,现有计算机辅助线路设计方法往往需要耗费大量的计算时间和资源才能生成优化方案,甚至容易停滞,无法找到可行方案。为解决这一问题,提出... 铁路选线是一个复杂的工程问题,尤其是当稠密约束选线环境内存在起伏地形高差约束和大量障碍物时,现有计算机辅助线路设计方法往往需要耗费大量的计算时间和资源才能生成优化方案,甚至容易停滞,无法找到可行方案。为解决这一问题,提出一种三维快速搜索随机树算法以期快速生成满足所有约束的线路方案。首先,为避免随机树搜索陷入局部最优,提出平-纵整合式随机树启发式采样方法,将随机树搜索扩展到三维空间并实现对选线搜索区域的全面探索。其次,为了在线路搜索过程中高效提取相关环境信息,提出多源异构综合地理信息的统一管理方法,针对环境信息特点定制相应的储存策略,将地形、障碍物等环境信息离散到综合地理信息模型中,并在随机树搜索过程中动态处治障碍物约束。随后集成启发式采样方法和约束处治算子,提出随机树进化搜索方法,在随机树拓展过程中高效检索和处治障碍物,快速生成优化路径方案。最后,将此方法应用于一个真实稠密约束线路案例中,实验结果证明,此方法能实现对所有障碍物约束的空间绕避,并能快速产生优化线路方案,相比于人工方案,机选方案的造价降低了4.8%。实验结果表明此方法可以提高线路设计效率,为人工设计提供有价值的参考。 展开更多
关键词 铁路设计 线路优化 启发式采样 快速搜索随机树 约束优化
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