基于遗传算法的机器鱼路径规划

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1、兵工自动化2010-11·92·OrdnanceIndustryAutomation29(11)doi:10.3969/j.issn.1006-1576.2010.11.027基于遗传算法的机器鱼路径规划112柴仲明，禹梅，刘舒（1.华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206；2.华北电力大学工业过程测控新技术与系统北京市重点实验室，北京102206）摘要：针对在线跟踪机器鱼运动等难题，提出基于对基于遗传算法的机器鱼路径规划方法。采用栅格法对机器鱼工作空间进行划分，然后通过复制、交叉、变异等遗传操作得到机器鱼在由栅格表示环境下

2、的最短无碰路径。根据分段控制和模糊控制的思想分别设计出机器鱼前进的速度控制算法和方向控制算法，使机器鱼的实际推进路线尽量与通过遗传算法得到的理想最优路径一致。再通过计算机向机器鱼发出相应的控制指令。实验结果表明，该方法的是有效的。关键词：机器鱼；遗传算法；路径规划；点到点控制策略；仿真控制平台中图分类号：TP242.6;TP301.6文献标识码：APathPlanningofRoboticFishBasedonGeneticAlgorithm112ChaiZhongming,YuMei,LiuShu(1.SchoolofControl

3、&Computer,NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China;2.KeyLaboratoryofMeasurement&ControlNewTechnology&SystemforIndustrialProcess,NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China)Abstract:Aimingatthedifficultyoftrackingroboticfishonline,thispaperproposes

4、apathplanningmethodbasedongeneticalgorithm.First,thegridmethodisusedtodividetheworkspaceofroboticfish;thenanoptimalrobotpathcanbeobtainedinthegridenvironmentthroughthegeneticoperationssuchasreproduction,crossoverandmutationetc.Velocitycontrolcomputationanddirectioncontr

5、olcomputationcanbedesignedintermsoffuzzycontrolandsubsectioncontrolrespectively.Thiswillmakeactualpathandthepathobtainedviageneticalgorithmasnearaspossible.Finallythecomputergivescorrespondingcontrolinstructionstotheroboticfish.Experimentalresultsshowtheeffectivenessoft

6、heproposedmethod.Keywords:roboticfish;geneticalgorithm;pathplanning;pointtopointcontrolalgorithm;roboticfishcontrolsystem0引言交换层主要包括一个CCD采集摄像头和一个全双工的无线通信模块。CCD摄像头负责采集机器鱼的移动机器人是国际机器人学术界研究和关注的[1-3]外部状态信息和环境信息并输入到计算机的采集卡热点问题。路径规划作为移动机器人的研究一个中；无线通讯模块不仅把控制命令发送给机器鱼，重要领域，其任务是在具

7、有障碍物的环境中，按照也接受机器鱼反馈的内部控制信息。决策层是一台一定的评价标准,寻找一条从起始点到达目标点的装有协作系统软件平台的主机，处理采集到的图像安全、高效的免碰撞运行路径。遗传算法由于其通信息，把图像识别结果和机器鱼反馈回来的内部控用性强、鲁棒性好、不易陷入局部最优等优点，使[5-7]制信息作为系统的输入,并输出相应的机器鱼控制其在移动机器人避障方面得到了广泛的应用。故[8]命令,机器鱼接收指令后可进行相应的动作。在机器鱼路径规划研究中，先运用栅格法对环境进行建模，再通过遗传算法得到机器鱼路径规划的最2遗传算法避障优或次优路

8、径，最后根据该路径向机器鱼发出相应2.1环境模型的建立的控制命令。路径规划的第一步就是要建立适当的环境模1机器鱼控制系统型。实际的水池是一个2000mm×3000mm的矩如图1，机器鱼软件控制平台系统可以分为3形区域，可