基于改进渐进最优的双向快速扩展随机树的移动机器人路径规划算法

作     者：王坤 曾国辉 鲁敦科 黄勃 李晓斌 WANG Kun;ZENG Guohui;LU Dunke;HUANG Bo;LI Xiaobin

作者机构：上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620 上海应用技术大学电气与电子工程学院上海200235 

出 版 物：《计算机应用》 (journal of Computer Applications)

年 卷 期：2019年第39卷第5期

页      面：1312-1317页

学科分类：081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61603242) 江西省经济犯罪侦查与防控技术协同创新中心开放课题(JXJZXTCX-030)~~ 

主　　题：移动机器人 路径规划 快速扩展随机树 带启发式的快速扩展随机树算法 渐进最优的双向快速扩展随机树算法 

摘      要：针对带启发式的快速扩展随机树(RRT-Connect)算法路径生成的随机性以及渐进最优的双向快速扩展随机树(B-RRT~*)算法收敛速度的缓慢性,提出了一种基于B-RRT~*改进的高效路径规划算法(EB-RRT~*)。首先引入一种智能采样函数,使随机树的扩展更具方向性,从而减少寻路时间,并提高路径的平滑性;其次在B-RRT~*算法的基础上,在EB-RRT~*算法中加入了一种快速扩展策略,使改进后的算法在自由空间中使用RRT-Connect算法的扩展方式进行快速扩展,而在障碍物空间则使用改进的渐进最优的快速扩展随机树(RRT~*)算法进行扩展,在提高扩展效率的同时避免算法陷入局部最优。将EB-RRT~*算法分别与快速扩展随机树(RRT)、RRT-Connect、RRT~*和B-RRT~*算法进行仿真对比,仿真结果表明,改进后的算法在路径规划效率及路径平滑性方面均明显优于其他算法;且相对于B-RRT~*算法,其在路径规划时间上降低了68.3%,在迭代次数上减少了48.6%。