移动机器人的路径规划算法与仿真.pdf

《移动机器人的路径规划算法与仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第30卷第5期计算机仿真2013年5月文章编号：1006-9348(2013)05—0374—04移动机器人的路径规划算法与仿真马占春．韩场(齐齐哈尔大学理学院，黑龙江齐齐哈尔161006)摘要：研究移动机器人全局路径优化的问题，由于机器人路径随机性强，空间大，存在冗余路径，影响规划速度。传统的进化算法存在着早熟的缺点而得不到最优路径。为了克服传统算法的缺点，提高进化算法的进化速度和精确性，将云理论和粗糙集相结合应用于机器人路径规划，以提高机器人路径规划的效率。仿真由栅格法描述环境随机生成初始路径群，首先利用粗糙集训练得出一系列可行路径的集合，然后利用云进化方

2、法对种群优化，最终得最优行走路线。仿真结果验证改进算法在收敛速度和搜索质量上都有明显的改善。关键词：云模型；粗糙集；路径规划中图分类号：TF39文献标识码：BPathPlanningAlgorithmandSimulationforMobileRobotMAZhan—chun．HANYang(Collegeofscience，QiqiharUniversity，QiqiharHeilongjiang161006，China)ABSTRACT：Researchtheglobalpathoptimizationofmobilerobot．Inordertoover

3、cometheshortcomingandim-provethespeedandaccuracyofthetraditionalevolutionalgorithm，thepapercombinedcloudtheorywithroughsetinpathplanningofmobilerobot．Insimulationexperiment，theenvironmentwasdescribedbygidmethodandrandomproducedinitialpathgroup．First，roughsetWaSusedfortraininginitial

4、pathgroup，aseriesoffeasiblepathswerecalculatedbytheminimumdecisionruletraining，andthepathpopulationWasoptimizedbycloudmodel．Finally，thebestpathtowalkwasacquired．Thesimulationresultsverifythatwhentheinitialgroupislarge，theconvergencespeedandsearchqualitycanbeimprovedbythealgorithmcom

5、binedwiththeevolutionaryalgorithm．KEYWORDS：Cloudmodel；Roughset；Pathplanning1引言在移动机器人的路径规划研究方面，无论是在研究的深度还是广度上都有了巨大的发展，初步形成了理论、算法和应用的多方位研究。但各种方法都有各自的优缺点。传统的进化算法⋯对群的搜索能力有限，容易收敛到局部最优路径。而改进的进化算法∞o进行机器人路径规划时，随机产生初始路径群，当路径群规模较大时将导致路径搜索空间较大，去除冗余路径的能力比较差，从而影响了路径规划的速度。粗糙集理论作为一种新兴的数学工具，能在比较短的发

6、展时间内得到广泛的应用，是因为它在处理不确定性和模糊性方面具有很多优点∞⋯。现今粗糙集理论已经成为国内外人工智能领域中一个比较新的学术热点。二十世纪九十年代，在概率论和模糊数学这两门学科的基础上李德毅教授提基金项目：黑龙江省教育厅项目(12511613)；齐齐哈尔大学青年教师科学技术类科研支持计划项目(2011k—M26)收稿日期：2012—12—11修回日期：2013-01-03．--——374．————出了云模型的概念睁J。云模型用期望值Ex(Expectedval-ue)，熵En(Entropy)和超熵He(Hyperentropy)三个数字特征来表示。

7、目前，云模型己经被应用于挖掘空间、空间数据库查询、智能控制、图像处理、网络技术等领域旧。1。为了把粗糙集与云进化算法的优点融合到一起以达到更好的效果，本文提出了基于粗糙集和云模型进化算法。2机器人路径规划的原理移动机器人路径规划是指根据某一指标寻找从起始点到终点的最优无碰撞路径。通过建立抽象模型环境和搜索路径两个步骤来完成。为了简化问题的研究，对路径规划进行了以下条件的限定：1)设定运动环境为静态；2)路径规划的起始点、目标点已知；3)障碍物多种形状并且静止不变。在此基础上进行算法的改进研究。3机器人路径规划3．1机器人路径的栅格化栅格法表示环境，机器人活动的

8、区域为一个二维区域，对划分好的栅格进行