基于双向目标偏置APF-informed-RRT^(*)算法的机械臂路径规划

作     者：刘小松 康磊 单泽彪 朱焕海 刘云清 Liu Xiaosong;Kang Lei;Shan Zebiao;Zhu Huanhai;Liu Yunqing

作者机构：长春理工大学电子信息工程学院长春130022 

出 版 物：《电子测量与仪器学报》 (Journal of Electronic Measurement and Instrumentation)

年 卷 期：2024年第38卷第6期

页      面：75-83页

核心收录：

学科分类：11[军事学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 081002[工学-信号与信息处理] 110503[军事学-军事通信学] 

基　　金：吉林省教育厅产业化培育项目(JJKH20240940CY) 吉林省自然科学基金项目(YDZJ202301ZYTS412) 吉林省教育厅科学技术项目(JJKH20240938KJ)资助 

主　　题：路径规划 机械臂 双向目标偏置 人工势场 动态步长 

摘      要：针对当前机械臂路径规划算法存在搜索随机性大、目标偏置性差和路径曲折等问题,提出了一种基于双向目标偏置的APF-informed-RRT^(∗)算法。首先在双向informed-RRT^(∗)基础上引入概率自适应的目标偏置策略,降低搜索的随机性,提高采样效率;其次针对路径扩展在双向搜索树中融入人工势场法,减少算法的迭代次数;同时在路径生长阶段,采用动态步长生长策略,即根据搜索树的扩展趋势动态调整步长,避免出现局部最优,并且加快路径搜索时间;最后针对冗余节点采用三角不等式原理进行去除,进而通过B样条曲线对路径进行平滑处理,得到最优规划路径。通过与双向RRT^(∗)、双向informed-RRT^(∗)和双向P-RRT^(∗)等算法在三维环境下进行了仿真对比实验验证,相较于双向RRT^(∗)在时间上节约了41%,在采样点数量上减少了63%;相较于双向informed-RRT∗在时间上节约了58%,在采样数量上减少了68%;相较于双向P-RRT^(∗)在时间上节约了30%,在采样数量上减少了60%。