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基于虚拟障碍物的移动机器人路径规划方法

机器人 2011年第3期33卷 273-278,286页

作者：叶炜垚王春香杨明王冰上海交通大学机器人研究所上海200030 上海交通大学自动化系系统控制与信息处理教育部重点实验室上海200030

针对城市道路环境,将全局路径规划方法和局部路径规划方法相结合,提出了基于虚拟障碍物的路径规划方法.该方法首先采用A*算法得到一条全局最优的车道路径,然后根据全局最优的路径生成虚拟障碍物,最后将虚拟障碍物与传感器探知的实际障... 详细信息

针对城市道路环境,将全局路径规划方法和局部路径规划方法相结合,提出了基于虚拟障碍物的路径规划方法.该方法首先采用A*算法得到一条全局最优的车道路径,然后根据全局最优的路径生成虚拟障碍物,最后将虚拟障碍物与传感器探知的实际障碍物融合,采用改进的向量直方图方法进行局部路径规划.该方法不仅能够充分利用已知环境信息生成全局最优路径,而且能够实时处理随机动态障碍物,真实环境下的实验结果表明本文方法的有效性和可靠性.

关键词：移动机器人虚拟障碍物路径规划城市道路环境

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基于虚拟障碍物的智能车导航方法研究

基于虚拟障碍物的智能车导航方法研究

作者：叶炜垚上海交通大学

学位级别：硕士

随着汽车保有辆的增加,城市交通问题日益严重。智能车技术作为解决城市交通安全、效率等问题的有效手段而备受关注。本文以城市环境下的智能车应用为背景,以智能车导航为研究对象。在路径规划和控制方面,针对仅靠一种路径规划方法存在... 详细信息

随着汽车保有辆的增加,城市交通问题日益严重。智能车技术作为解决城市交通安全、效率等问题的有效手段而备受关注。本文以城市环境下的智能车应用为背景,以智能车导航为研究对象。在路径规划和控制方面,针对仅靠一种路径规划方法存在的固有问题(如全局路径规划方法的动态环境适应性差,局部路径规划存在局部最小值点等),以及现有的综合路径规划方法对多任务和不同应用环境的适应性比较差,往往需要随着应用环境和任务的变化而改变,本文提出了基于虚拟障碍物的综合路径规划方法。该方法既能够充分利用已知环境信息生成全局最优路径,而且能够实时处理随机动态障碍物。在此基础上,通过对现有技术及应用环境的分析选取了相应的定位方法,进而形成了基于虚拟障碍物的导航方法。该导航方法能够较好地完成城市环境下的车道巡航,避障以及垂直自动泊车等。本文具体工作如下:本文首先对传感器的配置和标定等进行了简要说明,然后通过对现有技术及应用环境的分析后,进行了导航方案的初步设计。在感知定位方面,选取高精度GPS(RTK-GPS)和航位推算的方法,通过采用扩展卡尔曼滤波的方法进行车辆的位姿估计,这样不仅具有GPS高精度的优点而且弥补了RTK-GPS数据帧率低及其信号易受障碍物干扰的缺点,选用激光雷达作为障碍物探测传感器;在路径规划和控

关键词：智能车虚拟障碍物路径规划自动泊车城市道路环境

非完整性约束下移动机器人带虚拟障碍物的路径规划

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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非完整性约束下移动机器人带虚拟障碍物的路径规划

第二十六届中国控制会议

作者：雷兆明孙鹤旭刘作军林涛杨鹏河北工业大学自动化研究所

通过设置虚拟障碍物的方式描述路径规划中的非完整性约束问题,在移动机器人等系统因受到非完整性约束而无法运动的方向设置虚拟的障碍物,约束系统的运动方向和姿态,使得路径规划结果具有完全的运动学可跟踪性能,有效的解决了移动机器人... 详细信息

通过设置虚拟障碍物的方式描述路径规划中的非完整性约束问题,在移动机器人等系统因受到非完整性约束而无法运动的方向设置虚拟的障碍物,约束系统的运动方向和姿态,使得路径规划结果具有完全的运动学可跟踪性能,有效的解决了移动机器人导航中的泊车位姿和平行停车等问题。

关键词：移动机器人非完整性约束虚拟障碍物路径规划

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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基于碰撞预测的无碰撞航路规划

系统工程理论与实践 2020年第4期40卷 1057-1068页

作者：陈天德黄炎焱王振华南京理工大学自动化学院南京210094

人工势场法作为路径规划的一种算法,由于其数学描述简洁且易于执行,所得路径较短且平滑,在许多工程领域中被广泛使用.由于势函数斥力作用仅考虑机器人与障碍物的距离,这就使航路规划在障碍物附近无差别的采取避碰措施,这就导致无谓避碰... 详细信息

人工势场法作为路径规划的一种算法,由于其数学描述简洁且易于执行,所得路径较短且平滑,在许多工程领域中被广泛使用.由于势函数斥力作用仅考虑机器人与障碍物的距离,这就使航路规划在障碍物附近无差别的采取避碰措施,这就导致无谓避碰行为的出现,极大影响航路规划的效率,且容易出现狭窄通道无法识别以及由周边多个障碍物的合斥力造成的局部极小值问题.针对无谓避碰行为,提出碰撞危险度评估模型和障碍物影响距离确定模型,针对局部极小值和航路点震荡问题,提出虚拟障碍物法和过滤震荡点法,以此构成基于碰撞预测的航路规划法.仿真结果表明该方法能够有效的避免无谓避碰行为,且无局部极小值和航路点震荡问题,所得路径也较短.

关键词：人工势场无谓避碰碰撞预测障碍物影响距离虚拟障碍物过滤震荡点

凸多面体之间的伪最小平移距离——Ⅱ.机器人运动规划

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中国科学（E辑） 2001年第3期31卷 238-244页

作者：朱向阳丁汉熊有伦东南大学机械工程系南京210096 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

应用凸多面体之间的伪最小平移距离实现了机器人无碰撞运动规划的势场法与假设修正法 .主要研究内容包括 :(ⅰ )论述了势场法与内点罚函数法之间的关系 ,给出了C空间中可微势场的构造方法 ,并提出势场局部极值处理的虚拟障碍方法 ;(ⅱ ... 详细信息

应用凸多面体之间的伪最小平移距离实现了机器人无碰撞运动规划的势场法与假设修正法 .主要研究内容包括 :(ⅰ )论述了势场法与内点罚函数法之间的关系 ,给出了C空间中可微势场的构造方法 ,并提出势场局部极值处理的虚拟障碍方法 ;(ⅱ )应用伪最小平移距离的Lipschitz性及可微性 ,研究了假设

关键词：运动规划势场法假设-修正法伪最小平移距离虚拟障碍物

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路径最优的移动机器人路径规划研究

机械设计 2022年第8期39卷 58-67页

作者：杨恒李越孙寒挺李卓太原科技大学机械工程学院山西太原030024

针对传统A*算法在移动机器人路径规划中存在的效率低,拐点数目多,无法进行实时避障等问题,提出了一种基于改进A*算法与DWA算法联合避障的移动机器人路径规划方法。为提高A*算法的搜索效率,提出了自适应启发函数;为提高全局路径质量,提出... 详细信息

针对传统A*算法在移动机器人路径规划中存在的效率低,拐点数目多,无法进行实时避障等问题,提出了一种基于改进A*算法与DWA算法联合避障的移动机器人路径规划方法。为提高A*算法的搜索效率,提出了自适应启发函数;为提高全局路径质量,提出了SPG算法并用于路径二次规划;为了使移动机器人拥有实时避障能力,提出改进A*算法与DWA算法的融合算法,并针对融合算法的局部最优问题,提出了扩展虚拟障碍物避对角策略。MATLAB仿真结果表明,文中启发函数相较于传统欧几里得启发函数,搜索效率明显提高,地图环境越大,障碍物占比越多,效果越明显;SPG算法进行路径二次规划效果优于当前几何法的路径二次规划方法;改进A*算法与DWA算法的融合算法,可以有效地进行实时避障并保证路径安全性;扩展虚拟障碍物避对角策略,有效解决了融合算法在障碍物对角处的局部最优问题。

关键词：移动机器人 A*算法 SPG算法虚拟障碍物 DWA算法

维普期刊数据库评论

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改进的A*算法移动机器人路径规划

电子器件 2021年第2期44卷 362-367页

作者：柴红杰李建军姚明江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212001

针对复杂环境下移动机器人利用A*算法规划的路径存在转折点多,路径不够平滑且移动机器人无法在拐点处自动调整姿态等问题,提出一种改进的A*算法。首先在障碍物边缘放置虚拟障碍物形成缓冲区,同时改进A*算法启发搜索函数,并在静态、动态... 详细信息

针对复杂环境下移动机器人利用A*算法规划的路径存在转折点多,路径不够平滑且移动机器人无法在拐点处自动调整姿态等问题,提出一种改进的A*算法。首先在障碍物边缘放置虚拟障碍物形成缓冲区,同时改进A*算法启发搜索函数,并在静态、动态环境下进行仿真。最后对规划出的路径利用切线交点画圆法进行二次平滑处理,使得路径进一步平滑便于机器人控制。仿真结果表明,改进算法较原A*算法规划的路径远离障碍物,时间缩短16.3%,无锐角转折点,累计转折角度减少10%~20%;减少了机器人碰撞的几率,提高了路径规划效率和机器人的稳定性,以及通过狭窄区域或通道的能力。

关键词： A*算法虚拟障碍物启发函数二次平滑切线交点画圆法

基于速度障碍法和动态窗口法的无人水面艇动态避障

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上海大学学报（自然科学版） 2017年第1期23卷 1-16页

作者：张洋洋瞿栋柯俊李小毛上海大学机电工程与自动化学院上海200072

速度障碍法是一种普遍应用在无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)上的动态避障方法,但传统的速度障碍法未考虑无人水面艇运动学性能与障碍物运动信息误差的影响,也未明确何时开始避障与结束避障.在速度障碍法的基础上,用椭圆表示... 详细信息

速度障碍法是一种普遍应用在无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)上的动态避障方法,但传统的速度障碍法未考虑无人水面艇运动学性能与障碍物运动信息误差的影响,也未明确何时开始避障与结束避障.在速度障碍法的基础上,用椭圆表示无人水面艇与障碍物,给出一种求解椭圆切线的方法;将动态窗口法与速度障碍物法相结合,考虑无人水面艇的运动学性能,只使用无人水面艇在给定时间内能到达的速度和方向进行避障计算;通过比较碰撞时间与无人水面艇避开障碍物所需的时间来确定何时开始避障,并提出一种结束避障的判断方法;为了减小障碍物运动信息误差的影响,提出了一种虚拟障碍物方法.最后,通过仿真实验验证了该避障方法的可行性与有效性.

关键词：无人水面艇动态避障速度障碍动态窗口虚拟障碍物

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改进人工势场法的移动机器人路径规划研究

计算机仿真 2018年第4期35卷 291-294,361页

作者：梁献霞刘朝英宋雪玲张英坤河北科技大学电气工程学院河北石家庄050018 河北省科学院应用数学研究所河北石家庄050081

在室内移动机器人路径规划研究中,人工势场法是其常用方法之一。针对传统人工势场法进行规划时,会出现局部极小点问题,分析由此导致路径规划失败的原因。在改进的势函数基础上,提出通过扇区划分的方法,在移动机器人陷入局部极小点周围... 详细信息

在室内移动机器人路径规划研究中,人工势场法是其常用方法之一。针对传统人工势场法进行规划时,会出现局部极小点问题,分析由此导致路径规划失败的原因。在改进的势函数基础上,提出通过扇区划分的方法,在移动机器人陷入局部极小点周围适当范围内增加虚拟障碍物,使其和原障碍物及目标点共同作用下对移动机器人产生作用力。这样,能够解决传统人工势场法中出现的局部极小点情况。最后,在MATLAB环境下进行仿真,其结果验证了上述方法的有效性。

关键词：移动机器人路径规划人工势场法局部极小点扇区划分虚拟障碍物