机器人导航路径的分工协作-负反馈蚁群优化

作     者：牛丽 翟乃斌 

作者机构：陕西开放大学 天津职业技术师范大学 

出 版 物：《机械设计与制造》 (Machinery Design & Manufacture)

年 卷 期：2024年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：天津市科技重大专项与工程(18ZXAQSF00090) 

主　　题：移动机器人 导航路径规划 负反馈机制 角色分配 路径多样性 

摘      要：为了减少移动机器人导航路径长度、提高机器人路径质量，提出了基于分工协作蚁群算法的路径规划方法。介绍了栅格环境建模法原理，从三维投影和膨化角度对栅格法进行了改进。模拟人类社会分工现象，在蚁群算法中引入了角色分配机制，将蚁群分为搜索蚁群和创新蚁群两个角色。搜索蚁按照传统模式以正反馈机制负责算法收敛；创新蚁按照交换组合方式构造新路径，负责增加路径多样性和跳出局部极值问题。以路径多样性为反馈因素，使用负反馈极值调节两种角色蚂蚁数量，实现了收敛性和多样性的平衡。将分工协作-负反馈蚁群算法应用于路径规划，在30×30栅格环境中本文算法规划路径长度比标准蚁群算法减少了8.28%；与文献[11]双种群蚁群算法、文献[12]人工势场蚁群算法比，分工协作-负反馈蚁群算法规划的最优路径和平均路径长度最短。实验结果验证了分工协作蚁群算法在路径规划中的优越性。