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复杂平面区域的无人机覆盖路径规划技术
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作者 张天 胡蕴琪 +3 位作者 陈昭文 王强 杨志来 国萌 《兵工学报》 北大核心 2025年第S1期317-326,共10页
旋翼无人机凭借其卓越的灵活性和多功能性,在电力巡检、农林植保和反恐救援等领域得到了广泛应用。然而在复杂平面区域作业中,不规则地形的二维覆盖问题对路径规划提出了严峻挑战。针对这一问题,提出一种复杂平面区域的无人机覆盖路径... 旋翼无人机凭借其卓越的灵活性和多功能性,在电力巡检、农林植保和反恐救援等领域得到了广泛应用。然而在复杂平面区域作业中,不规则地形的二维覆盖问题对路径规划提出了严峻挑战。针对这一问题,提出一种复杂平面区域的无人机覆盖路径规划技术,在区域分解阶段,采用方向容差-牛耕分解法,消除分解产生的冗余狭长区域,显著降低后续路径规划中的折返频次;在覆盖路径生成阶段,采用4模覆盖TSP规划法,设计4种覆盖模式并动态配置端点,并在分解得到的子区域间构建多模式旅行商问题,采用动态规划方法将计算复杂度由O(n!·4^(n))降至O(|Π_(ε)|·n·4^(2)),兼顾计算效率的同时提升区域覆盖任务效率。实验结果表明:该技术在城镇、机场、山区、城市、林地5个场景中,平均航点数量减少27.24%,任务距离缩短26.12%,任务预估时间减少26.20%,验证了其在复杂平面区域中降低路径冗余、提升任务效率的显著优势,为旋翼无人机覆盖路径作业提供了高效解决方案。 展开更多
关键词 路径规划 覆盖路径规划 牛耕分解法 多模式旅行商问题
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基于单元分解的改进D*lite路径规划算法 被引量:10
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作者 张毅 施明瑞 《重庆邮电大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2021年第6期1007-1013,共7页
障碍物分隔搜索空间会隐藏D*lite算法正确的搜索方向,增加算法的计算次数,进而影响搜索效率,针对这一问题提出一种基于单元分解的改进D*lite路径规划算法。在原有Boustrophedon单元分解法的基础上加入了新的分解规则,对环境地图进行单... 障碍物分隔搜索空间会隐藏D*lite算法正确的搜索方向,增加算法的计算次数,进而影响搜索效率,针对这一问题提出一种基于单元分解的改进D*lite路径规划算法。在原有Boustrophedon单元分解法的基础上加入了新的分解规则,对环境地图进行单元分解并构建了以单元为节点的图。设计了双向图搜索算法,能够快速计算出最短路径需要依次经过哪些单元。在这些单元中设置核心网格并依照顺序构建搜索链表,引导正确的搜索方向,使规划速度提高。在仿真平台上将算法与其他路径规划算法进行对比实验,实验结果表明,算法规划出的路径长度与其他算法几乎没有差别,并且减少了计算次数、降低了规划时间,验证了算法提高路径规划效率的有效性。 展开更多
关键词 路径规划 D~*lite 单元分解 boustrophedon
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复杂施工条件下无人碾压机群协同全覆盖路径规划研究 被引量:22
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作者 时梦楠 崔博 +3 位作者 王佳俊 关涛 佟大威 任炳昱 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期1544-1557,共14页
无人碾压是大坝碾压施工领域研究的热点。大坝施工具有坝面面积大、料区多、障碍物多等复杂特点,这给无人碾压机群协同作业带来挑战。研究无人碾压机群高效协同全覆盖路径规划对于保证无人碾压机在大坝复杂施工条件下的碾压质量和进度... 无人碾压是大坝碾压施工领域研究的热点。大坝施工具有坝面面积大、料区多、障碍物多等复杂特点,这给无人碾压机群协同作业带来挑战。研究无人碾压机群高效协同全覆盖路径规划对于保证无人碾压机在大坝复杂施工条件下的碾压质量和进度具有重要意义。本文提出一种无人碾压机群协同全覆盖路径规划的新方法,包括作业面分解、子作业面规划、子作业面连通和机群任务分配等步骤。首先,针对存在障碍物的不规则边界作业面分解问题,采用Boustrophedon算法将其拆分成较少的无障碍物子作业面;其次,提出满足搭接法和错距法碾压施工原理的碾压运动模型(CMM,Compaction Motion Model)来进行子作业面路径规划;再者,将各子作业面连通施工顺序优化问题建模为TSP模型(TSP,Traveling Salesman Problem),采用混沌理论改进蜻蜓算法的搜索机制,构建混沌蜻蜓算法,以求解较优的子作业面间转场路径;最后,建立无人碾压机群作业时间成本函数,并以最小化时间成本为准则将全覆盖路径分配至各无人碾压机,实现无人碾压机群的高效协同全覆盖路径规划。以心墙堆石坝为例,通过Matlab仿真对比和工程应用,结果表明本文所提出的方法能够实现复杂施工条件下的无人碾压机群的协同全覆盖最优作业路径规划。同时,在碾压质量方面能够满足各料区碾压达标率均高于95%,在碾压效率方面无人碾压机设备利用率均高于97%。本研究为大坝碾压机群无人驾驶协同全覆盖路径规划提供了一种新思路。 展开更多
关键词 复杂施工条件 无人碾压机群 协同全覆盖路径规划 boustrophedon算法 碾压运动模型(CMM) 混沌蜻蜓算法 任务分配
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基于二分搜索的牛耕式全覆盖规划算法研究 被引量:12
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作者 赵慧南 刘淑华 +1 位作者 吴富章 程宇 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第23期51-53,60,共4页
针对栅格环境下存在任意形状的静态障碍物问题,提出了结合二分搜索法的牛耕式全覆盖路径规划算法,该算法可以加速寻找下一个未覆盖空间的初始位置,提高了覆盖的效率。对该算法在多种室内环境中进行仿真,仿真结果表明该算法切实可行。另... 针对栅格环境下存在任意形状的静态障碍物问题,提出了结合二分搜索法的牛耕式全覆盖路径规划算法,该算法可以加速寻找下一个未覆盖空间的初始位置,提高了覆盖的效率。对该算法在多种室内环境中进行仿真,仿真结果表明该算法切实可行。另外,通过与其他全覆盖算法进行对比,结果表明该方法能有效地降低重复覆盖率。 展开更多
关键词 全覆盖路径规划 牛耕式 二分法
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面向堤坝监测的无人机自动巡检系统设计 被引量:3
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作者 方卫华 杨浩东 +2 位作者 谢双双 李嘉琦 刘云平 《江苏水利》 2024年第2期1-4,共4页
针对人工巡检监测堤坝费时费力,存在安全风险,还可能会造成堤坝损害等问题,设计一种无人机大坝自动巡检系统:首先对搜索区域进行建模,采用基于栅格的技术,为每架无人机划分待搜索区域,然后采用牛耕法对区域进行全覆盖搜索;通过改进的yol... 针对人工巡检监测堤坝费时费力,存在安全风险,还可能会造成堤坝损害等问题,设计一种无人机大坝自动巡检系统:首先对搜索区域进行建模,采用基于栅格的技术,为每架无人机划分待搜索区域,然后采用牛耕法对区域进行全覆盖搜索;通过改进的yolov5算法对裂缝图像进行快速识别,利用MAD中值滤波和广义形态学滤波对红外图像进行预处理,实现了对堤坝渗漏区域的快速准确识别。 展开更多
关键词 自动巡检 无人机 牛耕法 yolov5 MAD 红外图像
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基于蚁群系统算法的地图全遍历路径规划 被引量:2
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作者 黄家豪 郝润科 吕刚震 《软件导刊》 2020年第7期41-45,共5页
清扫机器人进行全遍历路径规划要求机器人能够遍历环境中所有的可清扫区域,因此提出一种基于蚁群系统算法的地图全遍历路径规划算法。使用搭载单线激光雷达传感器的机器人进行环境建图,对每个栅格赋予不同概率值反映环境状态信息;采用Bo... 清扫机器人进行全遍历路径规划要求机器人能够遍历环境中所有的可清扫区域,因此提出一种基于蚁群系统算法的地图全遍历路径规划算法。使用搭载单线激光雷达传感器的机器人进行环境建图,对每个栅格赋予不同概率值反映环境状态信息;采用Boustrophedon细胞分解方法将栅格地图划分为若干相邻子模块,并让机器人从起始点开始遍历所有子模块后再回到起始位姿。为了提高各子模块之间的衔接效率,引入蚁群系统算法实现机器人在到达每个子模块的起始位姿后,对每个子模块进行高效的区域全覆盖。实验结果表明,该算法相比传统生成树算法,清扫覆盖率达到了96%,清扫效率提高了两倍。 展开更多
关键词 全遍历路径规划 清扫机器人 栅格地图 蚁群系统算法 boustrophedon细胞分解
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Complete Coverage Path Planning Based on Improved Area Division
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作者 Lihuan Ma Zhuo Sun Yuan Gao 《World Journal of Engineering and Technology》 2023年第4期965-975,共11页
It is difficult to solve complete coverage path planning directly in the obstructed area. Therefore, in this paper, we propose a method of complete coverage path planning with improved area division. Firstly, the bous... It is difficult to solve complete coverage path planning directly in the obstructed area. Therefore, in this paper, we propose a method of complete coverage path planning with improved area division. Firstly, the boustrophedon cell decomposition method is used to partition the map into sub-regions. The complete coverage paths within each sub-region are obtained by the Boustrophedon back-and-forth motions, and the order of traversal of the sub-regions is then described as a generalised traveling salesman problem with pickup and delivery based on the relative positions of the vertices of each sub-region. An adaptive large neighbourhood algorithm is proposed to quickly obtain solution results in traversal order. The effectiveness of the improved algorithm on traversal cost reduction is verified in this paper through multiple sets of experiments. . 展开更多
关键词 Generalized Traveling Salesman Problem with Pickup and Delivery Com-plete Coverage Path Planning boustrophedon Cellular Decomposition Adaptive Large-Neighborhood Search Algorithm Mobile Robot
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基于单元分解法的移动机器人遍历路径规划 被引量:8
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作者 陈逸怀 朱博 《装备制造技术》 2014年第4期148-149,152,共3页
针对移动机器人遍历路径规划问题,利用boustrophedon单元分解法建立环境模型,将环境地图分割成若干子区域,每个子区域设一个基点,子区域与基点一一对应。提出了一种领域法,通过搜索基点,即可找到该子区域以及确定该子区域是否被遍历到... 针对移动机器人遍历路径规划问题,利用boustrophedon单元分解法建立环境模型,将环境地图分割成若干子区域,每个子区域设一个基点,子区域与基点一一对应。提出了一种领域法,通过搜索基点,即可找到该子区域以及确定该子区域是否被遍历到。首先进行第一层遍历路径规划,遍历完成后,搜索地图模型基点,确定是否存在未遍历到的基点,该基点即代表其子区域。寻找到后进行第二层局部区域遍历。 展开更多
关键词 移动机器人 遍历路径规划 单元分解法 邻域法
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基于回溯的室内机器人完全遍历路径规划 被引量:2
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作者 彭永昆 徐胜 +5 位作者 陈元电 苏成悦 陈静 罗文骏 李艺洪 刘拔 《工业控制计算机》 2021年第6期33-36,共4页
完全遍历路径规划算法得到越来越多的关注。提出一种基于回溯的双向完全遍历路径规划算法,根据工作环境的纵横比,选择合适的局部遍历优先级采用牛耕法完成局部覆盖,采用改进的A*算法规划出从临界点到回溯点的无碰撞路径完成区域转移,实... 完全遍历路径规划算法得到越来越多的关注。提出一种基于回溯的双向完全遍历路径规划算法,根据工作环境的纵横比,选择合适的局部遍历优先级采用牛耕法完成局部覆盖,采用改进的A*算法规划出从临界点到回溯点的无碰撞路径完成区域转移,实现工作环境的全覆盖,当回溯点个数为零时,机器人就完成了对地图的完全覆盖。仿真表明,与BA*和B-Theta*算法相比,在横向距离大于纵向距离如30×50的地图上,转弯次数减少15%,且能实现完全覆盖,回溯点的个数减少81%,重复路径长度减少5%。新算法有较好的参考和应用价值。 展开更多
关键词 回溯法 牛耕法 OHA*算法 完全遍历路径规划
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矿区废弃地移动机器人全覆盖路径规划 被引量:25
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作者 周林娜 汪芸 +1 位作者 张鑫 杨春雨 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期1220-1228,共9页
矿区废弃地为室外大型非结构化环境,包含多种类型的障碍物且存在诸多不确定性因素,给移动机器人全覆盖路径规划造成了极大的困难.本文使用牛耕式单元分解法结合生物激励神经网络算法完成移动机器人对矿区废弃地的全覆盖路径规划.首先,... 矿区废弃地为室外大型非结构化环境,包含多种类型的障碍物且存在诸多不确定性因素,给移动机器人全覆盖路径规划造成了极大的困难.本文使用牛耕式单元分解法结合生物激励神经网络算法完成移动机器人对矿区废弃地的全覆盖路径规划.首先,针对矿区废弃地已知环境,采用牛耕式单元分解法对复杂环境做出区域分解,将具有综合复杂性的地图分解为多个不含障碍物的子区域;然后,根据子区域的邻接关系构建无向图,采用深度优先搜索算法确定子区域间的转移顺序;最后,采用生物激励神经网络算法确定子区域内部行走方式以及子区域间路径转移.仿真结果表明,生物激励神经网络算法在解决机器人路径转移问题方面比其他路径规划算法更高效,所得的方法能够处理复杂的非结构化环境,完成废弃矿区移动机器人的覆盖路径规划. 展开更多
关键词 矿区废弃地 路径规划 牛耕式单元分解法 区域分解 生物激励神经网络算法
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基于BIM的室内机器人空气消杀算法设计与仿真
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作者 黄榕江 曾强 +2 位作者 王永生 刘浩 罗时朋 《土木建筑工程信息技术》 2022年第5期103-109,共7页
针对室内空气消杀机器人具有解放劳动力,减小感染风险,消杀工作柔性化、智能化的优点,设计了一套基于BIM的空气消杀算法,确定了机器人消杀工作模式,提取IFC文件构件信息,重构室内模型,改进牛耕分解法式单元分解法实现区域分解,设计区域... 针对室内空气消杀机器人具有解放劳动力,减小感染风险,消杀工作柔性化、智能化的优点,设计了一套基于BIM的空气消杀算法,确定了机器人消杀工作模式,提取IFC文件构件信息,重构室内模型,改进牛耕分解法式单元分解法实现区域分解,设计区域最佳往复方向,基于可视图的免疫优化算法确定区域间连接路径。仿真实验证明模型及算法的可行性,设计与A*算法的对比,结果表明可视图算法在转移路程、转移用时上更具优势。 展开更多
关键词 防疫消杀 BIM 路径规划 牛耕式单元分解 可视图算法
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