二进制粒子群算法在路径规划中的应用

全局路径规划是智能机器人的一个重要研究领域,将二进制粒子群算法应用于路径规划是一种新的尝试.提出一种机器人路径全局路径规划方法,介绍了利用改进的二进制粒子群算法进行路径规划的详细实现过程.机器人工作空间中的障碍物表示为多边形,对多边形顶点进行编号.利用二进制粒子群算法进行路径规划,粒子的长度定义为工作环境中障碍物顶点的个数,每一位为0或1表示路径是否经过该顶点.为了克服传统的二进制粒子群算法的早熟收敛问题,在改进的算法中采用了双重编码结构,并引入变异操作.最后给出仿真结果证明该方法的正确性和有效性.     

密集障碍物环境下移动机器人全局路径规划

针对粒子群优化算法用于障碍物密集分布环境下机器人全局路径规划存在的早熟、效率低等问题,提出了一种基于障碍物顶点信息搜索的双层(底层和顶层)粒子群优化算法。首先,循环运行若干次底层算法,快速获取若干条无碰路径,确定全局最优解的大致位置,并上传所得路径到顶层;顶层种群接受下层信息后,接着,进行局部精细搜索,以获取问题的最优解。同时,定义了基于障碍物顶点信息的脱障算子,对粒子的全局极值点进行脱障操作,以保证路径的无碰性且加快寻优效率。最后,仿真验证了该方法的有效性。     

改进微粒群算法在机器人路径规划中的应用

研究机器人路径规划问题,是为了设定合理最短路径、最快速度、小能耗的优化路径.由于目前微粒群算法应用在路径规划中易陷入局部最优、搜索时间长等缺点,在微粒群算法基础上,提出一种引入了交叉算子和变异算子的改进算法进行路径规划设计,并采用栅格法对机器人实际运动环境进行三维空间建模.在微粒群算法中引入交叉算子,使成对的粒子可以进行信息交换,以便粒子具有了向新的搜索空间飞行的能力;同时引入变异算子,使其坐标值被随机更新,增强了微粒群算法跳出局部最优点的能力.仿真结果表明改进算法简单有效,收敛速度快且具有优秀的搜索能力,为优化机器人路径规划性能提供了依据.     

改进粒子群三维空间路径规划研究

将改进粒子群优化算法应用于三维空间路径规划。首先给出三维空间建模方法,其次通过在迭代过程中对算法惯性系数[w]分段设置和对粒子位置进行随机扰动的方式来改进粒子群优化算法,然后对路径陷入障碍物的处理方式进行改进,最后给出了基于改进粒子群优化算法的三维空间路径规划的算法流程。仿真结果表明：改进方式能有效提高粒子群优化算法应用于三维空间路径规划的计算效率和可靠性,合理设置路径节点能有效节约计算资源。     

未知环境下机器人路径规划的粒子群优化

研究了全局静态环境未知时机器人的路径规划问题,提出了一种新颖的基于粒子群算法的滚动规划算法。该方法在机器人视野域内产生若干个同心圆进行环境建模,然后利用粒子群优化算法规划出一条导航路径,机器人每前进一步,都由粒子群优化算法重新规划导航路径,因此,机器人前进路径不断动态修改,从而能使机器人沿一条全局优化的路径接近终点。仿真实验结果表明,即使在障碍物非常复杂的地理环境,用该算法也能迅速规划出一条优化路径,且能安全避碰,效果令人满意。     

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.     

基于改进粒子群优化算法的移动机器人路径规划

为了实现微型足球机器人的平滑最优路径规划,提出了一种结合Ferguson样条路径描述和改进粒子群优化算法的路径规划方法。利用Ferguson样条描述移动机器人路径,将路径规划问题转化为三次样条曲线的参数优化问题,借助改进的具有速度变异的粒子群算法进行路径优化。仿真实验表明,算法可以有效进行障碍环境下机器人的无碰撞路径规划,改进的粒子群算法进行路径优化迭代80次左右即可收敛,规划路径平滑、合理,有一定的实用价值。     

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。     

一种障碍环境下机器人路径规划的蚁群粒子群算法

针对机器人在障碍环境下寻找最优路径问题, 提出了一种障碍环境下机器人路径规划的蚁群粒子群算法.该方法有效地结合了粒子群算法和蚁群算法的优点, 采用栅格法进行环境建模, 利用粒子群算法的快速简洁等特点得到蚁群算法初始信息素分布, 以减少迭代次数, 加快算法的收敛速度; 同时利用蚁群算法之间的可并行性, 采用分布式技术实现蚂蚁之间的并行搜索, 求解精度高等优点, 求精确解. 仿真实验结果证明了该方法的有效性, 是机器人路径规划的一种较好的方法.     

改进粒子群算法的潜器导航规划

针对粒子群算法的寻优搜索能力强和已有的一些导航算法存在收敛速度慢、迭代时间长的缺点,提出一种基于粒子群算法的潜器导航算法.利用群智能理论,对基本粒子群算法进行改进:提出一个含突变因子的可变调的惯性权值策略,从而达到增强粒子群算法局部和全局寻优的调度能力.通过实验仿真验证,证明了改进粒子群算法具有更优的性能.在此基础上,将该算法应用到水下潜器的路径规划中,通过对环境的建模分析进行条件约束,最终将路径规划问题转化为路径点求解的优化问题.实验仿真结果获得了从起点到终点的无碰撞路径,收敛速度也较快,验证了该方法的有效性和可行性.     

基于粒子群优化算法的移动机器人全局路径规划

提出了一种基于粒子群优化算法的移动机器人全局路径规划方法.该方法首先进行环境地图建模,通过坐标变换在路径的起点与终点之间建立新地图,然后利用粒子群优化算法获得一条全局最优路径.该方法模型简单,算法复杂度低,收敛速度快,而且模型不依赖于障碍物的形状.仿真实验证实了该方法的有效性.     

基于量子粒子群算法的机器人路径规划

提出了一种基于量子粒子群优化算法的移动机器人全局路径规划方法。首先对环境地图进行建模,通过坐标变换在路径的起点与终点之间建立新地图,然后利用量子粒子群优化算法获得一条全局最优路径。该方法模型简单,算法复杂度低,收敛速度快,而且模型不依赖于障碍物的形状。仿真实验证实了该方法的可行性与有效性。     

无人机三维路径规划及避障方法

针对无人机(UAV)在三维环境中如何由起始点到目标点合理地规划路径避开障碍物,提出了一种基于改进粒子群算法与滚动策略相结合的UAV路径规划与避障方法.该方法首先以UAV为中心,通过传感器建立UAV的可视区域模型;其次结合滚动策略滚动探知UAV周围环境信息;最后,利用改进的粒子群算法进行路径搜索,并加入综合转角控制提高路径的平滑性.在传统粒子群算法中加入信息素与启发函数,增强算法的全局搜索能力,并对参数进行特定设计提高算法的收敛速度.仿真结果表明,该方法可以实现实时避障,所规划的路径相对平滑,且改进算法比传统算法具有较高的收敛性.     

基于粒子群三次样条优化的移动机器人路径规划算法

针对移动机器人路径规划问题,提出了一种基于粒子群三次样条优化的路径规划方法．借助三次样条 连接描述路径,这样将路径规划问题转化为三次样条曲线的参数优化问题．借助粒子群优化算法快速收敛和全局寻 优特性实现最优路径规划．实验结果表明：所提算法可以快速有效地实现障碍环境下机器人的无碰撞路径规划,规 划路径平滑,利于机器人的运动控制．     

固定翼无人机在线航迹规划方法

在不确定环境下,针对固定翼无人机（UAV）航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域控制的模糊粒子群优化算法与改进人工势场法相结合的在线航迹规划方法。首先,对凸多边形障碍物进行最小外接圆拟合;然后,根据静态威胁,将规划问题转化为一系列时域窗口内的在线子问题,利用模糊粒子群算法实时优化求解以实现静态避障;当环境中存在动态威胁时,使用改进人工势场法对航迹进行调整完成动态避障。为了满足固定翼无人机的动态约束,同时提出固定翼UAV的碰撞检测法,可提前判断障碍物是否为真正威胁源,以此减少转弯频率和幅度,降低飞行代价。仿真实验结果表明,所提方法在固定翼UAV航迹规划中能有效提升规划速度、稳定性与实时避障能力,且克服了传统人工势场容易陷入局部最优的缺点。     

改进粒子群算法的三维空间路径规划研究

提出一种自适应混沌粒子群优化算法（SACPSO）用于三维空间路径规划。首先进行三维空间环境建模，并考虑使用路径长度、障碍物危险程度和路径平滑度三个评价函数来制定适应度函数；然后对算法中的三个控制参数提出了一种新的自适应更新策略，以此来动态调整算法的全局探索和局部开发能力；最后当种群陷入局部极值时，利用提出的自适应Logistic混沌映射对全局最优粒子进行混沌优化，引导种群跳出局部极值点。将该算法与其他改进的粒子群算法比较，结果表明，该算法在收敛到全局最优解时所用迭代次数更少，生成路径质量更高，有效地提高了粒子群算法应用于三维空间路径规划时的计算效率和可靠性。