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基于改进rrt^(*)算法的超冗余度机器人末端避障路径规划

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航空制造技术 2023年第4期66卷 90-95,110页

作者：赵盼杜兆才刘江王明阳中国航空制造技术研究院北京100024 北京科技大学北京100083

针对超冗余度机器人路径跟随运动,研究了末端避障路径规划方法,在障碍物建模方面,对超冗余度机器人关节结构及路径跟随运动状态进行分析,引入路径约束,并对障碍物进行膨胀化处理;在路径规划层面上,对传统rrt^(*)算法进行了优化,采用改... 详细信息

针对超冗余度机器人路径跟随运动,研究了末端避障路径规划方法,在障碍物建模方面,对超冗余度机器人关节结构及路径跟随运动状态进行分析,引入路径约束,并对障碍物进行膨胀化处理;在路径规划层面上,对传统rrt^(*)算法进行了优化,采用改进路径生成方式、引入转角约束、碰撞后调整等策略,改进了传统rrt^(*)算法随机路径转角大、路径复杂等缺点,并在MATLAB中进行了试验验证。结果表明,与传统rrt^(*)算法所规划的路径相比,该方法能够有效缩短路径长度,减少节点数量,提升路径规划的质量。

关键词：超冗余度机器人路径规划路径跟随改进rrt^(*)算法转角约束

基于改进rrt*算法的巡飞弹快速航迹规划方法

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飞行力学 2019年第3期37卷 58-63页

作者：郝峰张栋唐硕尹会伟西北工业大学航天学院陕西西安710072 西安现代控制技术研究所陕西西安710065

针对巡飞弹在复杂战场环境条件下对航迹规划算法的快速性要求,基于快速扩展随机树(rrt)方法提出了一种快速高效且满足巡飞弹性能指标约束的工程化航迹规划算法。该算法在基本rrt算法框架下,借鉴稀疏A~*算法思想,改进了树节点扩展方式,... 详细信息

针对巡飞弹在复杂战场环境条件下对航迹规划算法的快速性要求,基于快速扩展随机树(rrt)方法提出了一种快速高效且满足巡飞弹性能指标约束的工程化航迹规划算法。该算法在基本rrt算法框架下,借鉴稀疏A~*算法思想,改进了树节点扩展方式,引入了转弯半径、转弯角以及总航程等约束条件,设计了冗余节点裁剪方法,有效减少了规划空间内采样点密度、运算时间和航迹点个数,降低了巡飞弹转弯频率,并缩短了航程。最后,将规划航迹引入某型巡飞弹六自由度飞行动力学模型并进行了半实物仿真实验。仿真结果表明,改进rrt*算法合理可行,易于工程实现,可用于巡飞弹快速航迹规划。

关键词：制导与控制改进rrt*算法巡飞弹快速航迹规划

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改进rrt*算法的机械臂避障路径规划

机械科学与技术 2024年

作者：万宁静侯雨雷梁顺攀邓云蛟曾达幸燕山大学机械工程学院燕山大学信息科学与工程学院东莞理工学院机械工程学院

为解决传统快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree， rrt)算法在机械臂路径规划中存在的导向性差、收敛速度慢、搜索时间长等问题，提出改进rrt*算法。首先，采用目标偏置策略，引导随机树朝着目标点方向扩展，缩短搜索时间；其... 详细信息

为解决传统快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree， rrt)算法在机械臂路径规划中存在的导向性差、收敛速度慢、搜索时间长等问题，提出改进rrt*算法。首先，采用目标偏置策略，引导随机树朝着目标点方向扩展，缩短搜索时间；其次，在动态空间中进行采样，避免在同一区域重复采样，提高收敛速度；最后，对初步规划出的路径进行剪枝和平滑处理，剔除冗余点，减小路径代价，提高路径质量。二维和三维空间下的仿真实验表明，改进rrt*算法规划出的路径代价更小，路径质量更高，且规划速度更快。

关键词：路径规划改进rrt*算法目标偏置动态空间采样路径剪枝

基于改进rrt*算法的四旋翼无人机航迹规划

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计算机工程与设计 2018年第12期39卷 3705-3711页

作者：成浩浩杨森齐晓慧陆军工程大学石家庄校区无人机工程系河北石家庄050003

针对传统的快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree,rrt)算法收敛速度较慢、规划航迹曲折的缺点,提出基于启发式引导策略、动态步长策略、双层平滑度优化策略的综合改进rrt*算法。利用概率对随机树的生长方向进行引导;采用动态步... 详细信息

针对传统的快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree,rrt)算法收敛速度较慢、规划航迹曲折的缺点,提出基于启发式引导策略、动态步长策略、双层平滑度优化策略的综合改进rrt*算法。利用概率对随机树的生长方向进行引导;采用动态步长进行未知空间的搜索;通过双层平滑度优化策略进行规划航迹的平滑,规划出适合四旋翼无人机飞行的可行航迹。与其它改进方法进行仿真比较,实验结果表明,综合改进rrt*算法规划的航迹更短且平滑度更好,已将其应用于四旋翼无人机两种类型的突发障碍的航迹规划中。

关键词：四旋翼无人机动态步长改进rrt*算法避障航迹规划

基于改进rrt*算法的无人车路径规划研究与测试

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国外电子测量技术 2023年第8期42卷 132-138页

作者：许瑶刘晓峰吉林电子信息职业技术学院吉林132000 空军航空大学长春130000

针对基本快速搜索随机树(rrt)算法在路径规划过程中存在的节点采样随机、收敛速度慢以及寻址精度低等问题,结合目标引力函数和障碍物排斥力场函数,设计了一种基于动态步长的改进rrt*算法。算法采用分区域节点扩展方式,实现精细化路线规划... 详细信息

针对基本快速搜索随机树(rrt)算法在路径规划过程中存在的节点采样随机、收敛速度慢以及寻址精度低等问题,结合目标引力函数和障碍物排斥力场函数,设计了一种基于动态步长的改进rrt*算法。算法采用分区域节点扩展方式,实现精细化路线规划,提升路径指向性及避障能力;同时,利用转角限制、平滑处理等方式减少无效拐点,提高路线实用性。结果表明,所用算法具有较好的抗干扰能力,可有效提高无人车的路径规划精度和作业效率,缩短货物运送路程,减少成本消耗。相比基本rrt算法,采用改进rrt*算法的无人车行驶路程缩短17.7%,作业效率提高25%,成本消耗减少25%。研究结果具有一定实用性,可为仓储无人运输车应用提供理论支撑。

关键词：无人车改进rrt*算法动态步长路径规划

基于改进rrt*算法的船舶路径规划与跟踪控制

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中国航海 2022年第3期45卷 106-112页

作者：宁君马昊冉李伟邵年骏刘正江大连海事大学航海学院辽宁大连116026 交通运输部南海救助局救助指挥处广东广州510235

提出基于改进快速搜索随机树算法的船舶路径规划与跟踪控制方法。采用嵌入Dijkstra算法的改进快速随机搜索树算法(Rapidly⁃Exploring Random Tree,rrt)算法进行船舶路径规划。将规划的优化路径作为船舶运动控制系统的期望输入,基于工业... 详细信息

提出基于改进快速搜索随机树算法的船舶路径规划与跟踪控制方法。采用嵌入Dijkstra算法的改进快速随机搜索树算法(Rapidly⁃Exploring Random Tree,rrt)算法进行船舶路径规划。将规划的优化路径作为船舶运动控制系统的期望输入,基于工业界广为使用的内外环控制思想设计船舶运动学跟踪控制率,较好地解决了欠驱动船舶路径跟踪问题。在船舶动力学子系统中,利用神经网络逼近动力学子系统中的未建模动态和外部干扰,所设计的神经网络滑膜跟踪控制器能有效地跟踪运动学子系统的引导率信号。仿真试验验证了所提出的基于rrt的船舶路径规划与跟踪控制的有效性。

关键词：欠驱动船舶路径规划与跟踪控制改进rrt*算法滑模控制

基于改进rrt*算法的无人驾驶汽车轨迹规划

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西北大学学报（自然科学版） 2018年第5期48卷 651-658页

作者：贺伊琳高奇赵丹刘伟长安大学汽车学院陕西西安710064

针对无人驾驶汽车,提出了一种基于改进快速搜索随机树(rrt)的轨迹规划算法。首先,基于车辆转向约束,在传统rrt算法的基础上,限制采样可行区域,基于目标偏向策略,以一定的概率将目标点作为随机点进行随机树扩张;其次,对生成路径采用三次... 详细信息

针对无人驾驶汽车,提出了一种基于改进快速搜索随机树(rrt)的轨迹规划算法。首先,基于车辆转向约束,在传统rrt算法的基础上,限制采样可行区域,基于目标偏向策略,以一定的概率将目标点作为随机点进行随机树扩张;其次,对生成路径采用三次B样条曲线平滑处理,降低轨迹曲线的曲率及曲率变化率;最后,基于Matlab/CarSim联合仿真平台构建直线路况与直角路况,并使用提出的算法在不同路况下进行轨迹规划的仿真与分析。结果表明:改进rrt*算法下规划轨迹的曲率均值、极大值与方差小,相比于无约束控制,15°转角约束下在直线路况中分别降低了22. 9%,51. 7%与43. 3%,在直角路况中分别降低了29. 5%,59. 3%与40. 3%;同时,改进rrt*算法的平均采样点数及平均树节点数少、规划时间短,相比于无转角约束,15°转角约束下在直线路况中分别降低了62. 9%,38. 2%与78. 5%,在直角路况中分别降低了34. 0%,41. 9%与27. 4%,路径规划质量和速度显著提高。

关键词：无人驾驶汽车转向约束改进rrt*算法目标偏向三次B样条曲线

基于改进rrt*算法在ROS中的机械臂避障运动规划研究

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机械传动 2022年第12期46卷 124-130页

作者：曹毅张景涛赵璞李磊郭银辉河南工业大学机电工程学院河南郑州450001

针对基于目标偏向的rrt算法在复杂环境下易陷入局部搜索与搜索效率低的不足,在ROS中分别基于Dobot模型和DIY模型,对算法做出进一步的改进。在创建机械臂模型基础上,利用MoveIt!对其进行配置,并通过简化模型来提高碰撞检测效率;在基于目... 详细信息

针对基于目标偏向的rrt算法在复杂环境下易陷入局部搜索与搜索效率低的不足,在ROS中分别基于Dobot模型和DIY模型,对算法做出进一步的改进。在创建机械臂模型基础上,利用MoveIt!对其进行配置,并通过简化模型来提高碰撞检测效率;在基于目标偏向rrt算法的基础上,分别引入扩展目标变更策略和可变步长对算法进行改进;在ROS中分别进行了不同形态障碍物环境下的避障运动规划仿真;在样机上进行了避障和避障抓取实验。仿真及实验结果表明,提出的改进rrt*算法相比基于目标偏向的rrt算法,规划成功率和效率分别可提高42.9%和29.2%。

关键词：机械臂避障运动规划改进rrt*算法目标变更可变步长

基于改进rrt*算法的井下巷道漫游路径规划方法

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现代电子技术 2024年第12期47卷 62-68页

作者：王丽丽中煤科工集团常州研究院有限公司江苏常州213000 天地(常州)自动化股份有限公司江苏常州213000

针对目前井下巷道作业人员行动轨迹重现,以及巷道漫游等三维可视化巷道虚拟现实过程中的碰撞检测和路径规划问题,提出一种将改进快速探索随机树(rrt*)算法和贪心算法相结合,解决井下巷道复杂环境和高维空间寻求最优路径的方法。这一改... 详细信息

针对目前井下巷道作业人员行动轨迹重现,以及巷道漫游等三维可视化巷道虚拟现实过程中的碰撞检测和路径规划问题,提出一种将改进快速探索随机树(rrt*)算法和贪心算法相结合,解决井下巷道复杂环境和高维空间寻求最优路径的方法。这一改进方法使用优先探索策略和贪心策略,解决了rrt算法难以求解最优的可行路径和rrt*算法运动路径振荡的问题。通过Matlab仿真实验平台进行验证,结果表明:所提出的规划方法可得到满意的避障规划路径;且相较于rrt*算法,该方法减少了大部分的无用路径搜索和路径边径的内存存储,提高了路径规划的效率,有效解决了虚拟现实过程中运动路径的振荡问题,实现了平滑的路径规划。

关键词：巷道漫游改进rrt*算法贪心策略路径规划碰撞检测最优路径

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