检索结果-南通市图书馆

作者：曲胜大连海洋大学

学位级别：硕士

无人船是海洋领域中重要的科技产物,其中路径规划成为评判无人船航行性能优劣及能源消耗大小的首要因素。路径规划算法作为路径规划实现的核心方式具有较大的研究价值。通常情况下,路径规划被分为两个方面:全局路径规划和局部路径规划... 详细信息

无人船是海洋领域中重要的科技产物,其中路径规划成为评判无人船航行性能优劣及能源消耗大小的首要因素。路径规划算法作为路径规划实现的核心方式具有较大的研究价值。通常情况下,路径规划被分为两个方面:全局路径规划和局部路径规划。全局路径规划指的是在已知环境信息的前提下,从起点到终点寻找一条可行路径。局部路径规划则考虑可能出现的其他障碍物,结合全局路径规划的结果,规划出可以避开动态障碍物的可行路径。因为这两方面在无人船路径规划研究中都十分重要,所以二者互补才能更好的完成实际路径规划的需要。因此本文的主要研究内容分为以下几个方面:(1)对无人船路径规划进行了定性分析。总结了无人船及其路径规划算法国内外研究现状,介绍了常见的无人船全局和局部路径规划算法并概括了各自的优缺点。通过对这些算法的研究和归纳,最终选取以快速扩展随机树算法和人工势场法作为本文的研究基础。(2)无人船的全局路径规划进行研究。针对传统的快速扩展随机树算法存在扩展盲目、搜索效率低等问题,提出一种利用人工势场法融合快速扩展随机树算法的无人船路径规划方法,利用快速扩展随机树算法可以在任何方向上进行路径探索的特点,改进其采样频率后与人工势场法新的势场函数相融合,使无人船可以向目标区域前进的同时具备远离障碍物的能力。之后介绍电子海图相关概念和功能,将海图利用二值化的方法进行建模,在简单和复杂的随机环境、海域环境下分别进行仿真实验,仿真结果表明改进后的算法与原算法相比都展现了一定的优势。(3)对无人船的局部避碰的进行研究。首先介绍了无人船的避碰规则和基本会遇情况,然后评估无人船的碰撞危险度,并分析了无人船和障碍船的运动参数,以确定是否需要避障以及避障情况下所需采取的方案。最后结合避碰规则,在对遇、追越、交叉相遇三种会遇情况进行了仿真计算,结果表明,无人船均能做出正确判断,成功完成避障。

关键词：无人船路径规划快速扩展随机树法人工势场法局部避碰

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基于改进APF-RRT的6R机械臂避障路径规划

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机床与液压 2024年第11期52卷 27-32页

作者：王杲库祥臣吴鸿宇段磊张小雨河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

针对6R机械臂在复杂环境下进行避障路径规划时成功率低、效率低等问题,提出一种改进人工势场法(APF)与快速扩展随机树法(RRT)的融合算法。对于传统APF目标不可达问题,提出引入斥力调节因子优化斥力函数,使得机械臂靠近目标点时,障碍物... 详细信息

针对6R机械臂在复杂环境下进行避障路径规划时成功率低、效率低等问题,提出一种改进人工势场法(APF)与快速扩展随机树法(RRT)的融合算法。对于传统APF目标不可达问题,提出引入斥力调节因子优化斥力函数,使得机械臂靠近目标点时,障碍物对机械臂的斥力逐渐减小并顺利到达目标点;针对传统RRT算法随机性过强问题,提出目标导向策略进行优化,使得采样点有一定的概率向目标点扩展;当APF陷入局部最优时,采用改进RRT算法进行路径规划,当跳出局部最优时,切换为APF继续路径规划。仿真结果表明:改进APF-RRT算法能适应各种复杂环境,且相较于传统APF和RRT算法具有规划时间短、规划成功率高等优点,有效解决了APF目标不可达和局部最小值的问题。最后通过JAKA机器人实验平台进行实际环境实验,验证了改进APF-RRT融合算法的可行性。

关键词： 6R机械臂避障路径规划人工势场法快速扩展随机树法

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基于改进RRT算法的线缆路径规划研究

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计算机仿真 2020年第12期37卷 332-336页

作者：黄鑫袁庆霓李思良贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵州贵阳550025

线缆布局设计是复杂机电产品设计的关键技术,针对数字化设计中线缆的规划布局搜索效率低、布线质量差等问题,提出了一种基于改进RRT算法的线缆路径规划方法。方法以基本RRT算法为基础,提出采用双向扩展随机树搜索策略快速得到连接起始... 详细信息

线缆布局设计是复杂机电产品设计的关键技术,针对数字化设计中线缆的规划布局搜索效率低、布线质量差等问题,提出了一种基于改进RRT算法的线缆路径规划方法。方法以基本RRT算法为基础,提出采用双向扩展随机树搜索策略快速得到连接起始点与目标点的初始规划路径;为解决初始规划路径冗余节点较多的问题,提出采用Dijkstra算法路径优化策略,得到最优规划路径。最后在仿真中将所提出的方法与基本RRT算法、双向扩展RRT算法进行了对比分析,验证了上述算法的可行性和有效性。

关键词：线缆路径规划快速扩展随机树法优化

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桥梁病害检测无人机的航线规划研究

桥梁病害检测无人机的航线规划研究

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作者：刘强广西科技大学

学位级别：硕士

桥梁建设是关乎国计民生的大事,桥梁病害的定期检测是桥梁能长期正常运行的重要保障。传统的桥梁病害检测是依靠检测车,但是这种方式耗时耗力,检测过程还受到条件的约束,在对于大跨度的桥梁检测中这种缺陷尤其明显。伴随着科技的发展,... 详细信息

桥梁建设是关乎国计民生的大事,桥梁病害的定期检测是桥梁能长期正常运行的重要保障。传统的桥梁病害检测是依靠检测车,但是这种方式耗时耗力,检测过程还受到条件的约束,在对于大跨度的桥梁检测中这种缺陷尤其明显。伴随着科技的发展,人们对于无人飞行器(UAV)的应用也越来越广泛。无人机以其轻便,小巧,易操作的特点,搭载云台和高清相机可以实现对桥梁的拍摄或录像,然后将信息回传给桥梁病害检测系统进行检测。同时它也存在一定缺陷:操作盲区、电池容量小续航能力有限、信号丢失等。为了任务的完成,合理的航线规划对于无人机飞行十分重要。本文以桥梁病害检测为任务背景,对桥梁病害检测无人机的航线规划做了研究,主要的研究工作如下:(1)对无人机航线规划的相关因素进行分析:环境模型构建、桥梁模型、约束条件、检测目标点和航线规划系统等。选择栅格法构建环境模型,利用坐标变换关键点简化桥梁模型;分析了无人机航线规划的约束条件有任务约束和自身约束;无人机航线规划目标点选取必需考虑制约和检测工作要求;航迹的表达方式采用导航点连接以及依据检测任务选择航线规划算法类型。(2)针对桥梁普检任务下无人机的航线规划算法作研究。为了完成桥梁的普检任务无人机需要对桥梁遍历,设计了全覆盖规划流程。第一:利用无人机获取桥梁信息,建立了桥梁模型。第二:在算法上,选用栅格全覆盖算法,设计了算法流程:先对桥梁进行栅格环境建模,然后对模型进行分解,分解后的子区域,通过基于二分法的梳状遍历算法实现遍历,最后将遍历后的子区域连接,得到在桥梁普查时无人机的全覆盖航线。(3)在进行专项检测的无人机航线规划时,通过比较几种常用的规划算法,选用快速扩展随机树(RRT)算法进行规划。针对该算法的参数调节问题,通过实验性研究,总结出RRT算法中步长和选择概率的选择依据。又通过删除随机树扩展过程中的冗余节点,改进了算法,增加了其实用性。最后通过实验结果对比与分析验证了该算法研究的价值,为后面应用在桥检任务背景下的航线规划做了基础。(4)以一座PC连续刚构桥梁模型为例,针对在两种桥梁病害检测(常规普查和专项检测)的应用背景下,无人机的航线规划进行了仿真实验。先做了普查任务下无人机的桥梁全覆盖航线规划仿真。为了方便进行专项桥检任务下的RRT算法的规划仿真,在MATLAB上设计了GUI界面,并进行了桥梁专项检测情况下的航线规划。通过仿真结果,结合无人机的自身特点分析航线的合理性,认为规划得出的航线可以满足无人机的飞行要求,即时合理的无人机航线规划。

关键词：无人机桥梁病害检测航线规划全覆盖快速扩展随机树法

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无人水面艇路径规划方法研究

无人水面艇路径规划方法研究

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作者：郭艳坡东北大学

学位级别：硕士

无人水面艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)是一种智能化海洋装备,相较于有人舰艇具有诸多明显优势,能够在海洋中执行各种特殊的任务。作为一个复杂综合的系统,无人水面艇中涉及到众多技术,在这些技术之中,路径规划技术是最基本也是最... 详细信息

无人水面艇(Unmanned Surface Vehicle,USV)是一种智能化海洋装备,相较于有人舰艇具有诸多明显优势,能够在海洋中执行各种特殊的任务。作为一个复杂综合的系统,无人水面艇中涉及到众多技术,在这些技术之中,路径规划技术是最基本也是最重要的技术之一。路径规划技术是无人水面艇实现各种复杂功能的基础,也是目前无人水面艇领域内研究的热点。在海上航行时,无人水面艇将面对十分复杂的海况以及各种不同的障碍物,为保障其安全航行,对无人水面艇的自主路径规划能力提出了很高的要求。在科技部国家重点研发计划海洋环境安全保障专项课题(编号:2017YFC1405401)和中国科学院战略先导科技专项A类(编号:XDA13030203)的支持下,本文主要围绕无人水面艇路径规划中的环境地图构建、全局路径规划及局部路径规划问题展开。路径规划的基础问题是环境地图的表示方法,在构建环境地图前,首先研究了 USV系统组成,详细分析了其中的路径规划子系统,在此基础上引出环境地图构建问题,详细研究了构建环境地图的方法,包括栅格法、可视图法和Voronoi图法,本文中使用的环境模型借鉴了 Voronoi图的思想。对于全局路径规划而言,传统算法对环境的适应性差,不具备在线重规划的能力,而随机路图法(Probabilistic Roadmap Method,PRM)避免了对空间的建模,而仅仅通过对位形空间的采样点进行碰撞检测来获取障碍物信息,构建一张可以重复使用的路图,在路图中搜索可行路径。这使它能够处理多障碍物复杂的环境中的路径规划问题,并具备一定的在线重规划能力,且随机路图法具有易实现、通用性好的特点。本文通过设计仿真实验,验证了 PRM算法在无人水面艇全局路径规划问题中的有效性,实验结果表明,与遗传算法相比PRM算法在运行时间和产生的路径长度上具有更好的效果。对于局部路径规划而言,常见算法均不能满足高速无人水面艇对实时性的要求。而快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法在进行路径规划时,无需对环境建模,寻路速度快,具有概率完备性,只要环境中存在可行路径,随着节点数的增加就一定可以找到该条路径。但随机树中的节点是随机生成的,路径搜索时随机性大,针对这一问题,在基本RRT算法的基础上引入了人工势场法中的引力场和斥力场,对RRT算法进行了改进,并将改进的RRT算法与基本RRT算法、人工势场法和模糊逻辑法进行了对比仿真实验,实验结果表明改进的RRT算法既克服了原算法随机性大的缺点,又加快了算法的寻路速度,并在路径长度和运行时间上具有更加优良的表现。

关键词：无人水面艇路径规划随机路图法快速扩展随机树法人工势场法

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