針對(duì)用于動(dòng)態(tài)環(huán)境中的機(jī)器人路徑規(guī)劃的蟻群算法存在收斂速度慢,路徑累計(jì)轉(zhuǎn)折角大,對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)性低等問(wèn)題,提出了一種未知環(huán)境下的蟻群-聚類(lèi)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃方法。依據(jù)聚類(lèi)算法對(duì)環(huán)境復(fù)雜程度的準(zhǔn)確判別自動(dòng)改變尋優(yōu)半徑,達(dá)到充分利用機(jī)器人有限的計(jì)算能力,提高收斂速度的目的;通過(guò)識(shí)別對(duì)角障礙,生成虛擬障礙,確保規(guī)劃的路徑不穿過(guò)對(duì)角障礙;通過(guò)平滑機(jī)制對(duì)搜索的動(dòng)態(tài)路徑做平滑優(yōu)化處理,有效降低了路徑長(zhǎng)度,減少了累計(jì)轉(zhuǎn)折角。仿真結(jié)果表明,提出的算法能夠根據(jù)障礙的復(fù)雜程度自動(dòng)選擇合適的搜索半徑,完成路徑的動(dòng)態(tài)規(guī)劃,體現(xiàn)出良好的環(huán)境適應(yīng)能力和較好的綜合路徑優(yōu)化性能。 

【文章來(lái)源】：計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索. 2019,13(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

柵格地圖

xi=a×(mod(i,MM)-0.5)（1）Y:yi=a×èMM÷+0.5-ceilèiMM（2）在關(guān)系式（1）、（2）中，a為每個(gè)柵格的邊長(zhǎng)，橫（縱）坐標(biāo)的最大柵格數(shù)值為MM，總柵格數(shù)為e=MM×MM，每個(gè)柵格的坐標(biāo)為(xi,yi)，i為每個(gè)小正方形的柵格編號(hào)，mod為求余運(yùn)算，而ceil為舍余取整運(yùn)算。為不失一般性，這里假定機(jī)器人的起始位置和最終目的位置已知，則生成的柵格地圖環(huán)境如圖1所示。對(duì)于圖1中間的柵格，可以有多條可選擇路徑。這里假設(shè)任選一個(gè)柵格如圖2所示，其周?chē)鷽](méi)有障礙物，因此處于該柵格的機(jī)器人下一步可以向鄰接的8個(gè)方位搜索，8個(gè)方位分別為右下、右、右上、上、左上、左、左下、下。按照柵格位置編號(hào)規(guī)律，容易預(yù)知這8個(gè)方位的序號(hào)及其當(dāng)前位置柵格序號(hào)的差值。于是，對(duì)當(dāng)前柵格位置，下一步搜索的方位如圖2表示。2.2動(dòng)態(tài)障礙環(huán)境變化設(shè)置為了便于理解，這里首先給出兩個(gè)定義。定義1確認(rèn)局部搜索半徑之后，需要進(jìn)行局部路徑搜索，這樣局部搜索路徑規(guī)劃一次為一次規(guī)劃。局部路徑規(guī)劃的次數(shù)即規(guī)劃次數(shù)。定義2步長(zhǎng)為在同一條路徑中，一次規(guī)劃經(jīng)過(guò)的柵格數(shù)就是步長(zhǎng)長(zhǎng)度。為滿(mǎn)足在未知障礙環(huán)境中進(jìn)行動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃時(shí)的特點(diǎn)，本節(jié)設(shè)計(jì)了一種以時(shí)間步長(zhǎng)為指標(biāo)的動(dòng)態(tài)障礙變化規(guī)則，即：以機(jī)器人的規(guī)劃的次數(shù)為指標(biāo)來(lái)觸發(fā)障礙環(huán)境分布的變化。這里假設(shè)采用最大搜索半徑進(jìn)行一次局部規(guī)劃所需時(shí)間為T(mén),則障礙環(huán)境變化所需的時(shí)間為t≤nT,n∈Z+。其中n的取值大小與實(shí)時(shí)性有關(guān)，實(shí)時(shí)性要求越高，則n的取值越校當(dāng)機(jī)器人在時(shí)間t≤nT時(shí)，該子區(qū)域的障礙分布是固定不變的，并且機(jī)器人所在子區(qū)域外的障礙分布與本次路徑規(guī)劃無(wú)關(guān)。障礙環(huán)境變化流程

規(guī)劃經(jīng)過(guò)的柵格數(shù)就是步長(zhǎng)長(zhǎng)度。為滿(mǎn)足在未知障礙環(huán)境中進(jìn)行動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃時(shí)的特點(diǎn)，本節(jié)設(shè)計(jì)了一種以時(shí)間步長(zhǎng)為指標(biāo)的動(dòng)態(tài)障礙變化規(guī)則，即：以機(jī)器人的規(guī)劃的次數(shù)為指標(biāo)來(lái)觸發(fā)障礙環(huán)境分布的變化。這里假設(shè)采用最大搜索半徑進(jìn)行一次局部規(guī)劃所需時(shí)間為T(mén),則障礙環(huán)境變化所需的時(shí)間為t≤nT,n∈Z+。其中n的取值大小與實(shí)時(shí)性有關(guān)，實(shí)時(shí)性要求越高，則n的取值越校當(dāng)機(jī)器人在時(shí)間t≤nT時(shí)，該子區(qū)域的障礙分布是固定不變的，并且機(jī)器人所在子區(qū)域外的障礙分布與本次路徑規(guī)劃無(wú)關(guān)。障礙環(huán)境變化流程如圖3所示。Fig.1Gridmap圖1柵格地圖Fig.2Possibleroutes圖2可行路線Fig.3Flowchartwithtime-varyingobstacleenvironment圖3障礙環(huán)境變化流程圖848

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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