基于正反饋遺傳算法的新型機(jī)器人路徑規(guī)劃方法.pdf

1、根據(jù)對環(huán)境信息掌握程度的不同，移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃可分為環(huán)境信息完全已知的離線全局路徑規(guī)劃和環(huán)境信息完全未知或部分未知的在線局部路徑規(guī)劃。遺傳算法由于具有并行性及全局搜索能力強(qiáng)等特點(diǎn)，被引入到路徑規(guī)劃之中，但這些應(yīng)用多采用柵格法及可視圖法對環(huán)境建模，前者柵格大小難以控制，后者建模過程復(fù)雜，且對障礙物的依賴性較強(qiáng)，加之遺傳算法的收斂速度較慢，致使路徑規(guī)劃的效率并不高.為此，根據(jù)遺傳算法的特點(diǎn)，研究了一種新型的建模方法，該方法依據(jù)機(jī)器人出發(fā)點(diǎn)

2、、目標(biāo)點(diǎn)位置建立起新的坐標(biāo)空間，染色體各基因位于機(jī)器人出發(fā)點(diǎn)及目標(biāo)點(diǎn)連線的各等分點(diǎn)的垂線上，具有過程簡單、容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。為解決算法收斂速度慢的問題，借鑒蟻群算法的思想，將正反饋機(jī)制引入到遺傳算法中，用一個(gè)二維矩陣記錄整個(gè)環(huán)境的累積值信息，使位于累積值高的區(qū)域的基因以較低的概率參加交叉及變異運(yùn)算，以使個(gè)體中的優(yōu)良基因段以較高的概率遺傳到下一代。 仿真實(shí)驗(yàn)顯示了此算法能夠提高全局路徑規(guī)劃的收斂速度，且獲得較優(yōu)化的解。為了解決這一新

3、建模方法使染色體各基因只能位于起始點(diǎn)至目標(biāo)點(diǎn)連線各等分點(diǎn)的垂線上，從而可能影響某些更優(yōu)路徑的獲得的問題，在正反饋遺傳算法中，引入新型的遺傳算子--添加結(jié)點(diǎn)算子及刪除結(jié)點(diǎn)算子，使染色體的各基因不再僅位于起始點(diǎn)至目標(biāo)點(diǎn)連線各等分點(diǎn)的垂線上。之后，借鑒預(yù)測控制的基本原理，結(jié)合滾動(dòng)窗口法，將改進(jìn)型正反饋遺傳算法應(yīng)用于局部路徑規(guī)劃當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)未知環(huán)境下的路徑規(guī)劃。 最后的仿真實(shí)驗(yàn)顯示無論在靜態(tài)未知環(huán)境中還是在動(dòng)態(tài)未知環(huán)境中，改進(jìn)型正反饋遺傳