移動機(jī)器人路徑規(guī)劃的蟻群算法研究.pdf

1、目前,隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,作為高科技技術(shù)的智能機(jī)器人技術(shù)也隨之著快速發(fā)展,人們在各個不同的領(lǐng)域?qū)σ苿訖C(jī)器人提出了更高的要求,比如:機(jī)器人在外界環(huán)境中的導(dǎo)航能力,對于動態(tài)變化的障礙物的躲避能力,在在尋找最優(yōu)路徑的能力等方面。所謂路徑規(guī)劃指的是機(jī)器人在給定的初始任務(wù)中,根據(jù)某些性能指標(biāo)(如到達(dá)終點(diǎn)的最短距離、消耗的時間最短、行駛中機(jī)器人消耗的能量最少等)自主地搜索出一條從起始點(diǎn)到終點(diǎn)無碰撞的最優(yōu)或次優(yōu)路徑。
　　蟻群算法來源于螞

2、蟻在尋找食物過程中,通過群體的行為發(fā)現(xiàn)最短路徑的一種算法,它主要是在圖中尋找優(yōu)化路徑的機(jī)率型算法。本文主要使用蟻群算法和插值算法相結(jié)合的方法來解決在二維平面環(huán)境和三維空間環(huán)境下,移動機(jī)器人的路徑規(guī)劃問題。移動機(jī)器人的路徑規(guī)劃是通過機(jī)器人自身攜帶的傳感器對外界環(huán)境進(jìn)行信息搜索,并把所獲得信息進(jìn)行有效的分析,自主地搜索出符合機(jī)器人的運(yùn)動路徑和其他運(yùn)動性能要求的行為,所以路徑規(guī)劃問題一直是機(jī)器人研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　論文主要是從以下兩

3、個方面來考慮路徑規(guī)劃問題。第一:在二維未知環(huán)境上,通過機(jī)器人自帶的傳感器來對未知環(huán)境進(jìn)行有效的信息搜索,對抽取信息的障礙物進(jìn)行“膨化”處理,結(jié)合MAKLINK圖論知識和Dijkstra算法在環(huán)境中尋找出一條路徑,然后對這條路徑使用蟻群算法進(jìn)行優(yōu)化,對優(yōu)化后的路徑中帶有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的部分路徑進(jìn)行二次拋物線插值,并在MATLAB軟件上進(jìn)行計算機(jī)仿真,最后得到最優(yōu)的、光滑的路徑。第二:通過給定的三維空間環(huán)境,我們通過使用蟻群算法來作為水下機(jī)器人三維

4、路徑規(guī)劃的優(yōu)化算法,對于規(guī)劃后的圖形,我們再對其進(jìn)行三維的三次樣條插值,這樣也得到一條三維的、光滑的、最優(yōu)的路徑。
　　通過對兩種環(huán)境所設(shè)計的不同算法進(jìn)行仿真結(jié)果表明:對于所使用的蟻群算法在路徑規(guī)劃的研究中,充分地利用了“螞蟻”的收斂速度快、尋找全局最優(yōu)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),分別解決了從已知環(huán)境到未知環(huán)境、從二維平面區(qū)域到三維空間區(qū)域的機(jī)器人路徑規(guī)劃問題。算法不僅能夠靈活地應(yīng)用到各種環(huán)境中,而且還具有良好的搜索性能,能夠適應(yīng)機(jī)器人路徑規(guī)劃