基于启发式机器人路径规划仿真研究.pdf

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1、第29卷第1期计算机仿真2012年1月文章编号：1006—9348(2012)Ol一0135一03基于启发式机器人路径规划仿真研究贾振华，斯庆巴拉，王慧娟(华北航天工业学院。河北廊坊065000)摘要：研究路径规划优化选择问题，路径规划一直是工业机器人需要解决的重点技术。为了使机器人的移动目标位姿寻找无碰撞路径，针对传统的A+的路径规划算法对路径规划选择时容易陷入“死循环”，而且找到的路径并非最优路径等缺陷。为解决上述问题．提出了一种在原A+算法的基础上改进为新的双向A+递归路径规划算法，首先通过加入搜索方向因子，充分利用硬

2、件资源和并行编程技术，遍历路径中的所有节点，当某一节点前后节点连线上无障碍物时，将延长线路的中间节点删除，从而建立双向A·模型。仿真结果表明，改进后的算法性能优于标准A·算法以及蚁群算法，并使路径选择得到优化。关键词：路径规划；启发式算法；状态空间中圈分类号：1鸭01文献标识码：BPathPlanIlingBa鼬donHeuristicAlgoritlmlJIAZhen—hua，Siqingbala，WANGHui—juan(NordlChimInstituteofAemspaceEngineer，h11咖gHebei065

3、000，China)ABSTRACT：Studyoptimizationofpathplanningpmblems．PathplaIlllingisthekeyissuesinindustrialmbotsare-as．ThetraditionalpatIlplanningaIgorit量lmA木pathplanningchoicesarevulnerableto”deathcycle”，anditspathisnottheoptimalone．0ntlleb鹊isofA半a190ritllm，tllep印erpropose

4、danewA木basedontwo～wayrecursivepathplanningalgoritllm．First，byaddingthefactorofsearchdirectionandusinghardwareresourcesandparauelpro—grammingtechniques，antllenodesintIlepathweretrj盯ersed．Iftherewerenoobstaclesinmelineconnectingthenodesbefbre舳daIfkr8node．tlletheinten

5、nediatenodewasdeletedtoestablishbi—diI℃ctionalA半model．Simula—tionresultsshowthatthepedbHnanceoftheimpmvedalgoritllmisbenertllanthestandardA木algorithmandantcolonyalg喊tllm，粕dtllemutinglengthissi印ific蚰tlyreduced．KEYl—roRDS：Pathplanning；Heuristicalgorithm；Statesp矗e1引言机

6、器人路径规划是指给定移动机械手的初始位姿及机械手末端的目标位姿，在移动机械手各广义坐标的工作范围内寻找一条无碰撞路径，可使机器人避障[1】。路径规划算法的研究具有重要的现实意义，对GPS地图导航[2]、网络通信路由口1等领域具有现实意义。研究最优路径的搜索普遍采用的是启发式算法，启发式算法包括静态算法(如A·算法)、动态算法(如D·算法)、重规划算法(如ARA·算法)等[4]。其中A+算法是建立在Dijiks咖算法的基础之上的(5]．这一算法的主要特点是在每一步路径搜索的操作中。都将计算所有候选节点到目的节点之间的估价值，这

7、一估价值由某一估价函数确定。算法按需求选取估价值最高或最低的函数作为下一个路径节点。基金项目：廊坊市科技项目(2010011004)收稿日期：20ll一0l一07修回日期：20ll—03—20依据实际路径规划目的．可以设计多种目标函数的最优路径，如距离最短、时间最少以及拥挤程度最小等。但是尽管不同优化目标可对应不同优化算法，它们大多都与路段距离相关。本文以起点与目标点之间的最短路径作为优化目标．对A·算法进行了改进．由于A+算法被证明是最佳优先算法⋯，但是遇到实际城市道路网关系复杂时，往往与理想网络拓扑差别非常大，利用A+算

8、法进行最短路径规划时常会出现“死循环”[3]．找不到起点与目标点问路径。以至影响其实用性。本文在A，算法基础上，提出了一种改进的基于双向A·递归路径规划算法。首先通过加入搜索方向因子，充分利用硬件资源和并行编程技术。遍历路径中的所有节点．当某一节点前后节点连线上无障碍物时．将延长线路的这一