基于遺傳算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃研究.pdf

1、路徑規(guī)劃是機(jī)器人技術(shù)研究領(lǐng)域中的核心問題之一，也是機(jī)器人學(xué)中研究人工智能問題的一個(gè)重要的方面。路徑規(guī)劃的主要任務(wù)是在機(jī)器人所在的環(huán)境中尋求一條從已知起點(diǎn)到已知終點(diǎn)的最低代價(jià)的無碰撞路徑，在僅有靜態(tài)障礙物存在的空間，比較容易找到一條最優(yōu)路徑，當(dāng)環(huán)境中同時(shí)存在靜態(tài)與動(dòng)態(tài)障礙物的時(shí)候，找到一個(gè)可行的最優(yōu)路徑就比較困難。本文主要內(nèi)容包括： 提出了以兩重遺傳算法機(jī)制作為全局并行優(yōu)化搜索工具的路徑規(guī)劃方法，其中，第一重遺傳機(jī)制負(fù)責(zé)靜態(tài)障礙物

2、的避碰，除了環(huán)境中已經(jīng)存在的障礙物以外，還包括規(guī)劃過程中出現(xiàn)的新的障礙物的避讓，第二重遺傳算法機(jī)制主要負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)障礙物的避碰，它以第一重機(jī)制規(guī)劃出的最優(yōu)路徑為基礎(chǔ)，最終規(guī)劃出與環(huán)境中所有靜動(dòng)態(tài)障礙物都無碰撞的最優(yōu)路徑。兩重機(jī)制以不同的適應(yīng)度函數(shù)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，第一重遺傳算法機(jī)制以路徑的長度、轉(zhuǎn)角的平滑度以及與障礙物的間隔度為優(yōu)化目標(biāo)；第二重遺傳算法機(jī)制將是否在安全范圍內(nèi)、能否動(dòng)態(tài)避碰以及路徑長度作為目標(biāo)函數(shù)。 路徑規(guī)劃的同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化

3、操作，運(yùn)用簡化算子去除路徑中的冗余結(jié)點(diǎn)；平滑算子增加路徑轉(zhuǎn)角的平滑度；修正算子輔助生成復(fù)雜環(huán)境下的可行路徑，優(yōu)化操作也提高了路徑的生成速度。 根據(jù)可行路徑所占的比例，自適應(yīng)調(diào)整交叉率與變異率，提高遺傳算法機(jī)制的收斂速度。 通過MATLAB建立路徑規(guī)劃的仿真平臺(tái)，靜態(tài)顯示進(jìn)化過程中生成的路徑并動(dòng)態(tài)顯示機(jī)器人在靜動(dòng)態(tài)障礙物同時(shí)存在環(huán)境下避碰的運(yùn)動(dòng)過程。 對(duì)不同參數(shù)設(shè)置下規(guī)劃出的路徑進(jìn)行比較，不同種群大小的適應(yīng)度值進(jìn)行