基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划.pdf

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1、2012年l0月机床与液压0ct．2012第40卷第20期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．40No．20DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．20．036基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划宋红生，王东署(1．郑州大学国际教育学院，河南郑州450001；2．郑州大学电气工程学院，河南郑州450001)摘要：针对动态未知环境下机器人路径规划中存在的不足，提出一种全局规划和局部规划相结合的混合型规划方法。全局规划中，针对基本蚁群算法易陷入局部最优以及易陷入U型或V型障碍物的缺陷，提出采用夭折策略对基本蚁群算法进行改进，并采用改进的蚁群算法离线规

2、划出一条粗略的全局优化路径，将该“粗”路径分解为局部规划各个阶段的子目标。局部规划中，机器人实时探测局部环境信息，应用滚动优化原理，不断修正运动路线，使机器人在每一时刻的滚动窗口内都避开障碍物向子目标点运动，把整体的寻优分解为各个滚动窗口内的局部寻优，克服了全局规划不能追踪动态信息的缺点。仿真结果表明，该方法可行且具有良好的稳定性。关键词：移动机器人；路径规划；蚁群算法；滚动窗口中图分类号：TP242文献标识码：B文章编号：1001—3881(2012)20—120—6PathPlanningforMobileRobotBasedonModifiedAntColonyOptimizatio

3、nSONGHongsheng，WANGDongshu(1．InternationalEducationSchoolofZhengzhouUniversity，ZhengzhouHenan450001，China；2．ElectricalEngineeringSchoolofZhengzhouUniversity，ZhengzhouHenan450001，China)Abstract：Toovercomethedrawbacksoftraditionalmethodsforrobotpathplanningindynamicunknownenvironment，ahybridplanning

4、approachcomposingofglobalplanningandlocalplanningwasproposed．Inglobalplanning，modifiedantcolonyoptimization(MACO)algorithmwithearlydeathstrategywasproposedtOovercomethelocaloptimalandUorV—shapedobstacles．UsingtheMA—CO，aroughglobaloptimalpathwasplannedof-line，andtheroughpathWasdecomposedintomanysub

5、—targetsforlocalplanning．Inlocalplanning，thelocalenvironmentinformationwasdetectedreal—timebyrobot，thepathWascorrectedusingroHingoptimizationprincipleandtherobotmovedtowardsthesub—targets．Theglobaloptimizationwastransferedintolocaloptimizationinrollingwin—dows．Simulationresultsshowitsefectivenessa

6、ndgoodstability．Keywords：Mobilerobot；Pathplanning；Antcolonyalgorithm；Rollingwindow路径规划是自主式移动机器人导航的基本环节之已有广泛的报道，例如用遗传算法、神经网络、⋯一。路径规划是指在有障碍物的工作环境中，如何随机树等方法对机器人路径进行规划。但这些方法寻找一条从给定起始点到终止点的较优的运动路径，存在着搜索空间大、算法复杂、效率不高等问题，特使机器人在运动过程中能安全、无碰撞地绕过所有的别是当障碍物的数目增加或地形障碍趋于复杂时，这障碍物，且所走路径最短。路径规划问题是机器人执些路径规划算法的复杂度将会大

7、大增加，甚至无法求行各种复杂任务的先决条件，因此，如何使机器人在解。复杂多变、不确定的环境下进行有效的路径规划是移另一方面，机器人的工作环境很多是动态不确定动机器人领域亟待解决的难题之一。环境，由于机器人对动态障碍物没有先验信息，不能根据机器人对环境信息掌握的程度不同，路径规离线地做出一次性的全局规划，只能根据实时探测到划可分为两种类型：环境信息完全已知的全局路径规的环境信息进行避碰规划。为了解决这类规划问题，划和环境信