基于莱维飞行粒子群算法的焊接机器人路径规划

焊接机器人在工业上被广泛应用,焊接的任务规划直接关系到制造效率的提高.点焊机器人路径规划在仅考虑路径长度时可以简化为焊接顺序的优化问题,即旅行商问题.考虑到旅行商问题是NP完全问题,且是离散问题,提出一种结合莱维飞行的粒子群算法并对其进行离散化以求解此类路径优化问题.焊接机器人路径规划仿真结果验证了所提出方案的合理性和可行性.     

三态协调搜索多目标粒子群优化算法

提出一种三态协调搜索多目标粒子群优化算法. 该算法提出的三态指导粒子选择策略可以很好地协调算法的局部和全局搜索能力, 且算法改进了传统的外部档案保存机制, 同时引入3 种突变因子, 使获得的非劣解具有更好的分散性. 通过对标准测试函数的求解, 并与其他经典多目标优化算法比较, 表明了新算法在收敛性和多样性方面均有较大的优越性. 最后分析了区域划分系数对所提出算法性能的影响.

     

BP-MPSO混合算法在机器人空间路径中的应用

在对PUMA机器人空间路径进行BP算法环境建模与目标建模的基础上,针对传统粒子群优化（PSO）算法搜索空间有限、容易陷入局部最优点的缺陷,提出了一种改进的粒子群优化（MPSO）算法。该算法引入了基于全局信息反馈的重新初始化过程机制,并对PUMA机器人空间路径进行了优化。仿真实验表明,该算法的应用不仅降低了求解逆运动方程的难度,还能得到全局最优解。显著地提高了PUMA机器人空间路径优化的效率。     

基于多目标蝗虫优化算法的移动机器人路径规划

在静态多障碍物环境下的移动机器人路径规划问题中，粒子群算法存在容易产生早熟收敛和局部寻优能力较差等缺点，导致机器人路径规划精度低。为此，提出一种多目标蝗虫优化算法（MOGOA）来解决这一问题。根据移动机器人路径规划要求将路径长度、平滑度和安全性作为路径优化的目标，建立相应的多目标优化问题的数学模型。在种群的搜索过程中，引入曲线自适应策略以提高算法收敛速度，并使用Pareto最优准则来解决三个目标之间的共存问题。实验结果表明：所提出的算法在解决上述问题中寻找到的路径更短，表现出更好的收敛性。该算法与多目标粒子群（MOPSO）算法相比路径长度减少了约2.01%，搜索到最小路径的迭代次数减少了约19.34%。     

改进粒子群优化算法的移动机器人路径规划

针对单一智能优化算法求解机器人路径规划时易陷入局部误区的问题,提出改进粒子群优化算法(GB_PSO)用于机器人路径规划.该算法以粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)为主体,由于遗传算法(genetic algorithm,GA)和细菌觅食算法(bacterial foraging optimization algorithm,BFO)更新策略所受环境影响的不同,拟合两种环境参数;然后计算粒子与不同环境参数之间的相关性将粒子群划分为两类,分别通过GA的选择、交叉、变异算子和BFO的趋化操作并行加强局部优化;最后通过改进的粒子群更新公式对粒子进行更新,实现机器人全局和局部路径的优化.实验结果表明,改进粒子群优化算法进行路径规划提高了局部和整体的搜索能力,路径规划速度快且路径距离短,同时具备更强的鲁棒性.     

基于改进粒子群算法的移动机器人多目标点路径规划

针对移动机器人遍历多个目标点的路径规划问题,提出了一种基于改进粒子群算法和蚁群算法相结合的路径规划新方法。该方法将目标点的选择转化为旅行商问题,并利用蚁群算法进行优化,定义了每两个目标点之间的路径规划目标函数,利用粒子群算法对其进行优化。针对粒子群算法存在的早熟现象,将反向学习策略引入粒子群算法,并对粒子群算法的惯性权重和学习因子进行改进。性能测试结果表明,改进的粒子群算法能有效避免粒子早熟现象,提高粒子群算法的寻优能力及稳定性。仿真实验结果验证了新方法能有效地实现机器人的多目标点无碰撞路径规划。真实环境下的实验结果证明了新方法在机器人多目标点路径规划的实际应用中也具有有效性。     

基于改进PSO算法的机器人路径规划及实验

针对粒子群优化（PSO）算法存在的优化精度低以及早熟的缺点,提出一种改进的PSO算法用于机器人路径规划．根据梯度下降法中变量沿负梯度方向变化的原则,提出了改进的粒子速度更新模型．为了提高粒子的搜寻效率及精度,增加了自适应粒子位置更新系数．引入ε贪心策略设计了改进的粒子群优化算法．在部分优化测试函数上的多次试验结果表明,所提算法较其他算法模型搜索精度至少提高2倍,收敛速度也有大幅度的提升．将所提算法和改进的DC-HPSO（动态聚类混合粒子群优化）算法应用于静态障碍物下的路径规划仿真和实际试验,结果表明所提模型具有高精度、高效率、高成功率的优点．     

改进粒子群在水下机器人路径规划中的应用

在海洋环境中水下机器人路径规划具有规划范围广阔、障碍物相对稀疏、海流的影响不可避免的特点。应用粒子群优化(PSO)算法实现水下机器人在复杂海洋环境中的路径规划,并从参数控制策略及拓扑模型方面进行改进,得到收敛精度更好的改进粒子群优化算法。设计了综合路径长度、海流和转向费用的适应度函数,使算法很好地适应海流的变化,很大程度减小了海流对水下机器人能量消耗和控制的不利影响。经仿真实验验证了算法的有效性,并能够很好地满足在复杂海况环境水下机器人路径规划的要求。     

基于改进粒子群算法的机器人路径规划方法

提出一种基于粒子群算法的机器人路径规划方法.将路径规划看作一个带约束的优化问题,约束条件为路径不能经过障碍物,优化目标为整个路径的长度最短.机器人工作空间中的障碍物描述为多边型,对障碍物的顶点进行编号.利用粒子群算法进行路径规划,每一个粒子定义为一个由零或障碍物顶点编号组成的集合,在粒子的迭代过程中考虑约束条件,惯性权重随迭代次数动态改变,使算法既有全局搜索能力也有较强的局部搜索能力.仿真结果表明该方法的正确性和有效性.     

基于海图和改进粒子群优化算法的AUV全局路径规划

针对AUV（自主水下机器人）在复杂条件海域做全局路径规划时面临的环境信息缺少,环境建模困难和常规算法复杂、求解能力弱等问题,提出一种基于海图和改进粒子群优化算法的全局路径规划方法．首先利用电子海图的先验知识建立3维静态环境模型,并构造路径航程、危险度和平滑函数;在粒子群优化算法中引入搜索因子和同性因子自适应地调整参数,并结合鱼群算法的“跳跃”过程提升算法的求解能力．同时建立安全违背度和选优规则以提高所规划路径的安全性．仿真实验结果表明,本文方法与传统粒子群算法和蚁群算法相比,规划出短航程、安全性高的全局路径的能力更强,可满足AUV在复杂海域航行时的全局路径规划需求．     

Clear and smooth path planning

One of the challenging problems in motion planning is finding an efficient path for a robot in different aspects such as length, clearance and smoothness. We formulate this problem as two multi-objective path planning models with the focus on robot's energy consumption and path's safety. These models address two five- and three-objectives optimization problems. We propose an evolutionary algorithm for solving the problems. For efficient searching and achieving Pareto-optimal regions, in addition to the standard genetic operators, a family of path refiner operators is introduced. The new operators play a local search role and intensify power of the algorithm in both explorative and exploitative terms. Finally, we verify the models and compare efficiency of the algorithm and the refiner operators by other multi-objective algorithms such as strength Pareto evolutionary algorithm 2 and multi-objective particle swarm optimization on several complicated path planning test problems.     

基于双粒子群算法的矿井搜救机器人路径规划

针对在复杂地形中标准的粒子群算法用于矿井搜救机器人路径规划存在迭代速度慢和求解精度低的问题,提出了一种基于双粒子群算法的矿井搜救机器人路径规划方法。首先将障碍物膨胀化处理为规则化多边形,以此建立环境模型,再以改进双粒子群算法作为路径寻优算法,当传感器检测到搜救机器人正前方一定距离内有障碍物时,开始运行双改进粒子群算法:改进学习因子的粒子群算法(CPSO)粒子步长大,适用于相对开阔地带寻找路径,而添加动态速度权重的粒子群算法(PPSO)粒子步长小,擅长在障碍物形状复杂多变地带寻找路径;然后评估2种粒子群算法得到的路径是否符合避障条件,若均符合避障条件,则选取最短路径作为最终路径;最后得到矿井搜救机器人在整个路况模型中的最优行驶路径。仿真结果表明,通过改进学习因子和添加动态速度权重提高了粒子群算法的收敛速度,降低了最优解波动幅度,改进的双粒子群算法能够与路径规划模型有效结合,在复杂路段能够寻找到最优路径,提高了路径规划成功率,缩短了路径长度。     

基于离散灰狼算法的喷涂机器人路径规划方法

针对目前用于复杂结构实体喷涂的机器人路径规划方法存在的效率低、未考虑碰撞以及适用性差等问题，提出一种用于求解多层决策问题的离散灰狼算法，并把该算法用于该路径规划问题的求解。为了将连续域灰狼算法改为用于求解多层决策问题的离散灰狼算法，采用矩阵编码方法解决多层决策问题的编码问题，提出基于先验知识与随机选择的混合初始化方法提高算法求解效率和精度，运用交叉算子与两级变异算子定义离散域灰狼算法的种群更新策略。另外，运用图论将喷涂机器人路径规划问题简化为广义旅行商问题，并建立了该问题的最短路径模型和路径碰撞模型。在路径规划实验中，相较于粒子群算法、遗传算法和蚁群算法，提出的算法规划的平均路径长度分别减小了5.0%、5.5%和6.6%，碰撞次数降低为0，且路径更平滑。实验结果表明，提出的算法能够有效提高喷涂机器人的喷涂效率，以及喷涂路径的安全性和适用性。     

基于改进粒子群算法的移动机器人路径规划

为了提高复杂环境下移动机器人的精准导航作用,提出了移动机器人路径规划的改进粒子群优化(PSO)算法,即利用粒子个体极值的加权平均值,同时加入惯性权重.建立了移动机器人工作环境的栅格模型,利用Matlab软件进行移动机器人路径规划仿真分析.仿真结果表明:改进后的粒子群算法容易使粒子移动到最佳位置,加强了全局寻优能力,在复杂环境中搜索路径性能优于传统算法.     

机器人逆运动学差分自适应混沌粒子群求解

采用D-H法通过连杆坐标系变换矩阵建立机械臂运动控制模型,该模型呈现非常严重的非线性特性,传统方法难以求解。由于动态差分算法具有很强的全局搜索能力,而粒子群算法具有精确的局部搜索能力的特点,融合改进的动态差分算法和粒子群算法,并引入混沌映射初始种群和粒子群学习因子与惯性权重的自适应算法,提出多子群分层差分自适应混沌粒子群算法。该算法采用的多子群分层结构能提升个体共享群体信息的能力,底层利用动态差分算法进行全局搜索,顶层精英群利用改进的粒子群算法进行局部搜索。仿真试验和实际应用表明该算法在稳定性、搜索成功率以及收敛精度有显著提高,能有效解决机器人逆运动学模型的求解。     

多地貌环境下的移动机器人路径规划研究

针对多地貌环境下的移动机器人路径规划问题,建立多目标优化模型,并采用微粒群算法解决该问题.首先,采用区域权值表示机器人在各种地形下的通行困难度;然后,结合局部优化准则计算机器人的通行时间,通过计算机器人与危险源之间覆盖的面积来衡量路径的危险程度,并将上述问题转化为两目标优化问题;最后,采用多目标微粒群优化算法优化上述问题.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

基于改进天牛须算法的电力攀爬机器人运动学逆解算法

为了提高电力系统的自动化水平,减轻电力工人在检修高压输电系统时的劳动强度,同时保障电力工人人身安全,提出并设计一种可以攀爬电力铁塔的六自由度关节式机器人,针对该构型进行运动学分析和求解.为解决传统的解析法用于机械臂逆运动学求解过程中存在操作繁琐和奇异点无法逆运算等问题,提出一种基于改进天牛须算法的电力攀爬机器人运动学逆解算法.首先,对电力攀爬机器人进行DH建模,得到正运动学方程;然后,使用正运动学方程和目标位姿建立代价函数,采用改进天牛须算法对代价函数优化;最后,使用Matlab实现此算法进行仿真验证.实验结果表明,与传统的天牛须算法、改进遗传算法以及改进粒子群算法相比,所提出算法具有较好的收敛性,求解精度较高.     

基于粒子群三次样条优化的局部路径规划方法

为解决机器人在静态未知环境下如何利用局部环境信息规划出连续平滑的路径问题,提出一种基于粒子群三次样条优化与滚动窗口结合的局部路径规划方法。借助三次样条描述路径,根据机器人实时探测到的局部环境信息,在滚动窗口中运用粒子群算法解决样条参数的优化问题,使各部分路径光滑且一阶连续,从而实现最优局部路径规划。仿真结果表明：所提算法可以在静态环境下快速有效地实现机器人的无碰撞局部路径规划,且所规划路径平滑,便于运动控制。     

MOPSO算法及其在水库优化调度中的应用

提出了一种新的多目标粒子群优化(MOPSO)算法，该算法采用自适应网格方法来估计非劣解集中粒子的密度信息、平衡全局和局部搜索能力的Pareto最优解的搜索机制、删除品质差的多余粒子的Archive集的修剪技术。通过对三峡梯级多目标优化调度问题的计算，表明该算法是求解大规模复杂多目标优化问题的一种有效手段。