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Path Planning for Robotic Arms Based on an Improved RRT Algorithm 被引量:2
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作者 Wei Liu Zhennan Huang +1 位作者 Yingpeng Qu Long Chen 《Open Journal of Applied Sciences》 2024年第5期1214-1236,共23页
The burgeoning robotics industry has catalyzed significant strides in the development and deployment of industrial and service robotic arms, positioning path planning as a pivotal facet for augmenting their operationa... The burgeoning robotics industry has catalyzed significant strides in the development and deployment of industrial and service robotic arms, positioning path planning as a pivotal facet for augmenting their operational safety and efficiency. Existing path planning algorithms, while capable of delineating feasible trajectories, often fall short of achieving optimality, particularly concerning path length, search duration, and success likelihood. This study introduces an enhanced Rapidly-Exploring Random Tree (RRT) algorithm, meticulously designed to rectify the issues of node redundancy and the compromised path quality endemic to conventional RRT approaches. Through the integration of an adaptive pruning mechanism and a dynamic elliptical search strategy within the Informed RRT* framework, our algorithm efficiently refines the search tree by discarding branches that surpass the cost of the optimal path, thereby refining the search space and significantly boosting efficiency. Extensive comparative analysis across both two-dimensional and three-dimensional simulation settings underscores the algorithm’s proficiency in markedly improving path precision and search velocity, signifying a breakthrough in the domain of robotic arm path planning. 展开更多
关键词 Robotic Arm Path Planning rrt algorithm Adaptive Pruning Optimization
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UAV trajectory planning based on improved bidirectional RRT algorithm
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作者 WANG Mengqiao LIU Erlin 《Journal of Measurement Science and Instrumentation》 2025年第4期578-587,共10页
In response to the problems of low sampling efficiency,strong randomness of sampling points,and the tortuous shape of the planned path in the traditional rapidly-exploring random tree(RRT)algorithm and bidirectional R... In response to the problems of low sampling efficiency,strong randomness of sampling points,and the tortuous shape of the planned path in the traditional rapidly-exploring random tree(RRT)algorithm and bidirectional RRT algorithm used for unmanned aerial vehicle(UAV)path planning in complex environments,an improved bidirectional RRT algorithm was proposed.The algorithm firstly adopted a goal-oriented strategy to guide the sampling points towards the target point,and then the artificial potential field acted on the random tree nodes to avoid collision with obstacles and reduced the length of the search path,and the random tree node growth also combined the UAV’s own flight constraints,and by combining the triangulation method to remove the redundant node strategy and the third-order B-spline curve for the smoothing of the trajectory,the planned path was better.The planned paths were more optimized.Finally,the simulation experiments in complex and dynamic environments showed that the algorithm effectively improved the speed of trajectory planning and shortened the length of the trajectory,and could generate a safe,smooth and fast trajectory in complex environments,which could be applied to online trajectory planning. 展开更多
关键词 complex environment bidirectional rrt algorithm target orientation strategy artificial potential field method triangular inequality cut cubic B-spline online trajectory planning
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基于改进APF-RRT的采摘机械臂运动路径规划
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作者 贾通 潘星宇 +3 位作者 钱振东 路红 李佩娟 张文 《农机化研究》 北大核心 2026年第2期173-182,共10页
在农业自动化快速发展的背景下,机械臂作为果园智能采摘作业的核心设备,其路径规划能力直接影响作业效率。然而果园环境复杂,传统人工势场法(APF)、快速随机搜索树(RRT)等路径规划算法在避障能力与运动平滑等方面仍存在一定不足,难以满... 在农业自动化快速发展的背景下,机械臂作为果园智能采摘作业的核心设备,其路径规划能力直接影响作业效率。然而果园环境复杂,传统人工势场法(APF)、快速随机搜索树(RRT)等路径规划算法在避障能力与运动平滑等方面仍存在一定不足,难以满足高效、安全的采摘需求。针对上述问题,提出了一种基于改进APF-RRT的路径规划算法。通过人工势场引导目标采样方向,增强路径趋近性,并引入非线性斥力场模型平滑势能分布,缓解斥力突变导致的局部震荡;同时,设计了基于最小障碍距离的动态步长策略,自适应调整采样粒度,以兼顾搜索效率和避障精度;通过障碍可行性检测方法去除冗余节点,结合三次B样条曲线实现路径平滑处理,提升路径连续性与执行稳定性。试验表明:在二维空间环境下,改进APF-RRT算法较RRT与APF-RRT算法分别缩短耗时78.75%、58.99%,路径长度减少16.88%、5.93%;在三维空间环境下,耗时缩短88.85%、65.20%,路径长度减少19.60%、5.61%;在机械臂仿真环境中,改进算法生成的路径更加平滑,转折点数量减少。研究结果验证了改进APF-RRT算法在复杂果园下具备良好的全局搜索与避障能力,以及较好的有效性与稳定性。 展开更多
关键词 采摘机械臂 路径规划 人工势场法 快速随机搜索树 改进APF-rrt算法 避障
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基于改进RRT算法的机械臂路径规划
4
作者 李伟达 姜宏 +3 位作者 章翔峰 马奔驰 陈林 张鹏飞 《现代电子技术》 北大核心 2026年第1期157-162,共6页
针对快速扩展随机树(RRT)算法在机械臂路径规划中存在盲目搜索、计算时间长和冗余过程点比较多的问题,文中提出一种改进RRT算法。首先建立了固定采样函数,使得随机树的扩展更具有方向性;其次在自适应步长基础上加入动态目标偏置策略,通... 针对快速扩展随机树(RRT)算法在机械臂路径规划中存在盲目搜索、计算时间长和冗余过程点比较多的问题,文中提出一种改进RRT算法。首先建立了固定采样函数,使得随机树的扩展更具有方向性;其次在自适应步长基础上加入动态目标偏置策略,通过避免对局部区域过度搜索来提高收敛速度;最后利用固定采样点构造两棵随机树进行搜索,解决了算法扩张速度慢、收敛速度慢和盲目性的问题。简单环境下仿真结果表明:改进RRT算法相对于其他三种算法收敛时间分别减少了18.3%、30%、63.5%,路径长度分别缩短了14.1%、3.5%、41.6%;复杂环境下仿真结果表明:改进RRT算法相对于其他三种算法收敛时间分别减少了56.4%、43.3%、67.6%,路径长度分别缩短了16.1%、9.7%、34.2%。证明了改进后的算法在解决收敛速度慢和导向问题上的有效性,同时算法对复杂环境的适应性也更强。 展开更多
关键词 机械臂 路径规划 rrt算法 固定采样点 自适应步长 动态目标偏置
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基于TR-RRT算法的机械臂路径规划研究
5
作者 宋仁捷 葛长青 +1 位作者 张东阳 苗建军 《沈阳理工大学学报》 2026年第1期17-23,共7页
为使机器人在复杂环境中高效执行任务,不仅要求其具备一定的算力基础,还需对路径规划算法进行有效优化。针对传统RRT算法用于复杂环境时存在计算量庞大及路径搜索效率低下等问题,提出一种目标约束RRT(target restraint RRT,TR-RRT)算法... 为使机器人在复杂环境中高效执行任务,不仅要求其具备一定的算力基础,还需对路径规划算法进行有效优化。针对传统RRT算法用于复杂环境时存在计算量庞大及路径搜索效率低下等问题,提出一种目标约束RRT(target restraint RRT,TR-RRT)算法,通过引入目标偏置、约束点引导、冗余点移除、动态步长、三次样条插值等策略,增强搜索能力,提高搜索效率,并对规划的路径进行平滑处理。为验证本文改进算法的性能,分别在二维、三维环境以及Gazebo环境中进行仿真实验,并与RRT、RRT-Connect、Informed-RRT^(*)算法进行比较,结果表明,本文改进算法在不同实验环境下的规划时间和路径长度及节点数量均优于对比算法,显著提高了路径规划的效率与稳定性。 展开更多
关键词 rrt算法 路径规划 目标偏置 动态步长
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RRT Autonomous Detection Algorithm Based on Multiple Pilot Point Bias Strategy and Karto SLAM Algorithm 被引量:1
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作者 Lieping Zhang Xiaoxu Shi +3 位作者 Liu Tang Yilin Wang Jiansheng Peng Jianchu Zou 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2024年第2期2111-2136,共26页
A Rapid-exploration Random Tree(RRT)autonomous detection algorithm based on the multi-guide-node deflection strategy and Karto Simultaneous Localization and Mapping(SLAM)algorithm was proposed to solve the problems of... A Rapid-exploration Random Tree(RRT)autonomous detection algorithm based on the multi-guide-node deflection strategy and Karto Simultaneous Localization and Mapping(SLAM)algorithm was proposed to solve the problems of low efficiency of detecting frontier boundary points and drift distortion in the process of map building in the traditional RRT algorithm in the autonomous detection strategy of mobile robot.Firstly,an RRT global frontier boundary point detection algorithm based on the multi-guide-node deflection strategy was put forward,which introduces the reference value of guide nodes’deflection probability into the random sampling function so that the global search tree can detect frontier boundary points towards the guide nodes according to random probability.After that,a new autonomous detection algorithm for mobile robots was proposed by combining the graph optimization-based Karto SLAM algorithm with the previously improved RRT algorithm.The algorithm simulation platform based on the Gazebo platform was built.The simulation results show that compared with the traditional RRT algorithm,the proposed RRT autonomous detection algorithm can effectively reduce the time of autonomous detection,plan the length of detection trajectory under the condition of high average detection coverage,and complete the task of autonomous detection mapping more efficiently.Finally,with the help of the ROS-based mobile robot experimental platform,the performance of the proposed algorithm was verified in the real environment of different obstacles.The experimental results show that in the actual environment of simple and complex obstacles,the proposed RRT autonomous detection algorithm was superior to the traditional RRT autonomous detection algorithm in the time of detection,length of detection trajectory,and average coverage,thus improving the efficiency and accuracy of autonomous detection. 展开更多
关键词 Autonomous detection rrt algorithm mobile robot ROS Karto SLAM algorithm
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改进Informed RRT^(*)算法移动机器人路径规划 被引量:3
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作者 鲁宇明 周羽逵 +2 位作者 郭鑫 池吕庭 戴骏 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第8期283-293,共11页
Informed RRT^(*)算法对初始解不敏感,规划出的路径太接近障碍物,导致路径不平滑。提出一种改进的Informed RRT^(*)路径规划算法,该算法改进了约束采样空间和引导策略。在采样初期,将采样区域限制在一个圆形区域,加快初始解收敛,在算法... Informed RRT^(*)算法对初始解不敏感,规划出的路径太接近障碍物,导致路径不平滑。提出一种改进的Informed RRT^(*)路径规划算法,该算法改进了约束采样空间和引导策略。在采样初期,将采样区域限制在一个圆形区域,加快初始解收敛,在算法规划的过程中引入人工势场中引力场和斥力场的思想,使机器人与障碍物保持安全距离,并向目标位置行进。对Informed RRT^(*)算法和基于目标偏置的Informed RRT^(*)算法(Goal-bias-Informed RRT^(*))以及改进后的Informed RRT^(*)算法进行比较实验,实验结果验证了改进后Informed RRT^(*)算法的有效性和优越性及稳定性。该算法较Informed RRT^(*)算法和Goal-bias-Informed RRT^(*)效率更高、更容易得到初始解、更安全、更平滑、更稳定。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 随机采样 Informed rrt^(*)算法 目标偏置 约束采样空间
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基于改进RRT^(*)算法的无人机三维航迹规划 被引量:1
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作者 陈明强 周子杨 +2 位作者 张勇 解靖涛 刘俊杰 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第4期192-199,234,共9页
针对渐进最优快速随机树(RRT^(*))算法在求解无人机三维航迹规划的问题时会出现搜索效率低下、随机性较强与航迹曲折的问题,提出了一种基于改进RRT^(*)算法的无人机三维航迹规划方法。该算法将贪婪算法思想融入目标偏置策略,同时考虑目... 针对渐进最优快速随机树(RRT^(*))算法在求解无人机三维航迹规划的问题时会出现搜索效率低下、随机性较强与航迹曲折的问题,提出了一种基于改进RRT^(*)算法的无人机三维航迹规划方法。该算法将贪婪算法思想融入目标偏置策略,同时考虑目标点的引导搜索与环境的影响,将算法搜索过程中的采样范围约束在指向目标点的一定角度方向内,并根据环境动态调整方向,减少采样点的无效搜索;对障碍物引入人工势场法中的斥力场,根据斥力势能大小相应地改变步长长度,进一步提高搜索效率;对航迹过于冗长曲折的问题,进行剪枝优化与B样条曲线平滑处理以提高航迹的平滑性。通过Matlab仿真实验,验证了所提出的改进算法在不同环境中均能以较快的搜索速度得到更优的航迹。 展开更多
关键词 rrt^(*) 三维航迹规划 贪婪算法 斥力场 B样条曲线
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改进PSO-PH-RRT^(*)算法在智能车路径规划中的应用 被引量:2
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作者 蒋启龙 许健 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期12-19,共8页
在机器人控制、智能车自主导航等应用场景中,路径规划需要考虑到环境中的障碍物、地形等因素.针对路径规划中快速拓展随机树(RRT)算法拓展目标方向盲目、效率较低的问题,提出了基于粒子群算法优化的均匀概率快速拓展随机树(PSO-PH-RRT^(... 在机器人控制、智能车自主导航等应用场景中,路径规划需要考虑到环境中的障碍物、地形等因素.针对路径规划中快速拓展随机树(RRT)算法拓展目标方向盲目、效率较低的问题,提出了基于粒子群算法优化的均匀概率快速拓展随机树(PSO-PH-RRT^(*))算法.该算法在基于均匀概率的快速拓展随机树(PHRRT^(*))算法的基础上,利用粒子群算法更新方向概率作为随机树节点的速度方向,从而改善了节点的位置更新策略,并将节点到目标向量的距离和轨迹平滑度作为粒子群算法的适应度函数.最后在多种障碍环境下进行仿真.结果表明,PSO-PH-RRT^(*)算法能大大减少迭代时间成本,同时改善路径长度和平滑度. 展开更多
关键词 路径规划 rrt算法 改进粒子群优化算法 目标向量 代价函数 适应度函数
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基于改进RRT的协作机器人避障路径规划研究
10
作者 刘哲 何俊杰 +1 位作者 王天琪 王志刚 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第11期38-42,48,共6页
为了提升协作机器人在复杂多障碍环境中的避障路径规划效率和成功率,通过几何包络法构建了碰撞检测模型,并提出了一种基于扩展动作选择策略融合优化目标偏置策略的改进RRT算法。在传统RRT算法基础上设置一个目标偏置阈值,通过概率值P与... 为了提升协作机器人在复杂多障碍环境中的避障路径规划效率和成功率,通过几何包络法构建了碰撞检测模型,并提出了一种基于扩展动作选择策略融合优化目标偏置策略的改进RRT算法。在传统RRT算法基础上设置一个目标偏置阈值,通过概率值P与阈值大小对比,选择扩展动作,同时为解决局部最优问题引入优化目标偏置策略,通过将X′_(goal)和X_(rand)的矢量合成,确定最终的扩展方向;结合自适应步长,减少搜索时间,提高效率;对冗余节点进行删除,并采用三次B样条插值优化,提高协作机器人轨迹的柔顺性。通过与传统RRT和RRT^(*)算法进行仿真对比,发现路径长度和搜索时间均有显著下降。仿真结果显示,协作机器人在复杂的多障碍环境中表现出较强的适应性,路径搜索的成功率优于传统算法,同时与RRT算法相比,平均路径搜索时间显著缩短,从而提高了算法的效率和成功率。 展开更多
关键词 协作机器人 避障路径规划 优化目标偏置策略 rrt算法
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面向改进RRT算法的全局路径规划研究
11
作者 李刚 李祥 +1 位作者 陈智欣 边子剑 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第5期1-9,共9页
针对RRT算法在采样过程中迭代次数和冗余节点多,以及最终路径不平滑等缺点,提出改进的RRT算法。通过父节点优化、冗余路径修剪,减少随机树的无效分枝,提高路径质量;引入斥力、引力分量和目标偏置策略,使采样点导向目标点,且使路径远离... 针对RRT算法在采样过程中迭代次数和冗余节点多,以及最终路径不平滑等缺点,提出改进的RRT算法。通过父节点优化、冗余路径修剪,减少随机树的无效分枝,提高路径质量;引入斥力、引力分量和目标偏置策略,使采样点导向目标点,且使路径远离障碍物,增加采样导向性,提高搜索效率;采用路径后处理策略,减少路径冗余节点,缩短路径长度,使路径更平滑,满足车辆运动学约束;将改进RRT算法与RRT算法、RRT^(*)算法和现存改进RRT算法进行仿真。结果表明:该算法的性能指标(路径长度、节点个数、仿真时间和迭代次数)均有显著优化,且可更快、更稳定地规划出满足无人驾驶车辆行驶的平滑路径。 展开更多
关键词 rrt算法 节点优化 目标偏置 搜索效率
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改进RRT^(*)算法在复杂环境下的路径规划研究
12
作者 韩毅 孔米闯 +2 位作者 李建庆 秦瑞泽 姚静彤 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第9期13-22,共10页
针对传统RRT^(*)算法在复杂环境下规划路径时存在算法效率低、采样随机等问题,提出一种改进RRT^(*)算法(ADBI-RRT^(*))。加入目标偏置策略减少算法采样的随机性,引入改进的人工势场法增强算法目标导向性,赋予随机树快速跳出局部最优的能... 针对传统RRT^(*)算法在复杂环境下规划路径时存在算法效率低、采样随机等问题,提出一种改进RRT^(*)算法(ADBI-RRT^(*))。加入目标偏置策略减少算法采样的随机性,引入改进的人工势场法增强算法目标导向性,赋予随机树快速跳出局部最优的能力;然后采用双向生长策略,并基于距离阈值连接双树提高算法效率;在得到初始路径后,根据三角形原理剔除路径上的冗余点,同时结合线性插值与B样条曲线对路径进行平滑处理,提高路径质量。在不同环境下,通过Matlab软件将ADBI-RRT^(*)算法与传统RRT算法、RRT^(*)算法、某已有改进算法比较,发现ADBI-RRT^(*)算法能有效地减少路径生成时间和迭代次数,缩短路径长度,使路径更平滑。 展开更多
关键词 路径规划 ADBI-rrt^(*)算法 目标偏置 改进人工势场 距离阈值
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改进RRT^(*)算法的无人车全局路径规划研究
13
作者 但远宏 黄彬彬 冯广旭 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第18期326-335,共10页
针对RRT^(*)算法在无人车全局路径规划中存在节点扩展效率低、搜索范围大以及路径曲折等问题,提出了一种基于自适应偏置采样与启发式多候选扩展节点的变步长RRT^(*)算法。该算法通过偏置公式自适应调整采样点向目标点方向,提高扩展质量... 针对RRT^(*)算法在无人车全局路径规划中存在节点扩展效率低、搜索范围大以及路径曲折等问题,提出了一种基于自适应偏置采样与启发式多候选扩展节点的变步长RRT^(*)算法。该算法通过偏置公式自适应调整采样点向目标点方向,提高扩展质量;在扩展阶段选取多个候选节点,动态调整步长并结合实际与潜在代价筛选最优扩展节点,增强环境适应性;生成初步路径后,利用启发式代价最大的路径节点状态引导采样,加速路径收敛;采用视线检查的双向寻优和插值B样条方法对路径进行后处理,提升路径平滑度。仿真实验结果表明,对比同类型其他算法,改进算法在路径规划效率、路径代价以及平滑度方面具有显著优势,为无人车快速获取无碰撞且平滑的全局最优路径提供了可靠保障。 展开更多
关键词 无人车 全局路径规划 rrt^(*)算法 偏置采样 启发式扩展 变步长
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基于改进P-RRT算法的碎矿机械臂避障路径规划研究
14
作者 杨丽荣 朱晓龙 周俊 《机床与液压》 北大核心 2025年第21期67-73,共7页
在对原矿仓格筛上的大块矿石进行破碎作业时,传统的人工抡锤或手动操作机械臂的破碎方式存在劳动强度大、粉尘噪声危害大、破碎效率低等问题。为此,提出一种基于全局随机采样策略的改进P-RRT路径规划算法,实现机械臂在障碍物环境下快速... 在对原矿仓格筛上的大块矿石进行破碎作业时,传统的人工抡锤或手动操作机械臂的破碎方式存在劳动强度大、粉尘噪声危害大、破碎效率低等问题。为此,提出一种基于全局随机采样策略的改进P-RRT路径规划算法,实现机械臂在障碍物环境下快速规划出较优路径。根据工作环境确定规划空间,建立碰撞检测模型,并确定破碎顺序。在此基础上,引入工作空间复杂度动态评估、自适应步长调整和节点重连优化3种策略,对RRT算法进行改进。最后,利用MATLAB在三维空间对改进算法进行路径规划仿真验证。结果表明:与传统RRT和P-RRT算法相比,改进P-RRT算法在单一破碎点无碰撞路径规划任务中,规划时间最长分别减少10.89、6.293 s,路径损耗分别降低177.04、119.08 mm,扩展点数也显著减少,在有限扩展次数下的规划成功次数也有显著提高;在多破碎目标路径规划中,改进P-RRT算法结合多目标排序策略,虽然增加了路径损耗,但有效缩短规划时间,提高了规划的成功率。研究结果充分验证了改进P-RRT算法及其结合排序策略应用的高效性、稳定性和可靠性,为实际工程应用提供了理论与技术支持。 展开更多
关键词 机械臂 路径规划 改进P-rrt算法
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基于GD-RRT-APF融合的机器人路径规划
15
作者 柴立平 马诗露 +1 位作者 朱利凯 李跃 《机械研究与应用》 2025年第2期174-178,共5页
文章提出一种目标导向下人工势场结合快速搜索树(GD-RRT-APF)的机器人路径规划算法,此算法在快速搜索树中添加目标导向启发,以减少搜索路径的随机扩展;同时结合人工势场目标点周围的势场分布优势,提升机器人路径规划的避障能力和路径最... 文章提出一种目标导向下人工势场结合快速搜索树(GD-RRT-APF)的机器人路径规划算法,此算法在快速搜索树中添加目标导向启发,以减少搜索路径的随机扩展;同时结合人工势场目标点周围的势场分布优势,提升机器人路径规划的避障能力和路径最优效果。仿真分析和实验验证表明,与传统RRT算法相比,该算法规划的路径更短,虽然耗时增加3.63 s,但计算效率更高。结果表明,该算法在有效避免碰撞的前提下,降低了传统RRT算法的随机性,能够快速生成平滑、短距离的路径,从而能更加高效地完成路径规划任务。 展开更多
关键词 rrt算法 APF算法 GD-rrt-APF融和算法 目标导向
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基于多策略改进的RRT算法
16
作者 文汉云 刘攀 《长江大学学报(自然科学版)》 2025年第1期111-118,共8页
针对传统RRT(rapidly exploring random tree)算法在复杂环境下收敛速度慢、存在重复采样、缺乏目标导向性和规划的路径质量不高的问题,提出一种贪婪搜索和目标导向的RRT算法(RRT-D算法),在传统RRT算法的基础上,改进节点的采样方式和父... 针对传统RRT(rapidly exploring random tree)算法在复杂环境下收敛速度慢、存在重复采样、缺乏目标导向性和规划的路径质量不高的问题,提出一种贪婪搜索和目标导向的RRT算法(RRT-D算法),在传统RRT算法的基础上,改进节点的采样方式和父节点的选取策略,取消步长限制,通过贪婪式的搜索方式一次生长10个候选节点,选取符合条件的且距离目标点最近的候选点作为子节点生长到树中,提高了算法的搜索能力,降低了路径代价;用动态减少重复搜索区域的方式减少了无效搜索;每次采样后判断采样点能否与目标点直接相连,增加了采样的目标导向性,提高了搜索效率,遍历全树构成无向图时,可根据总采样点数量,通过限制无向图边的长度来减少边的数量,由Dijkstra算法搜索代价最小的路径;最后由分段三次Hermite插值函数对路径进行平滑处理。试验结果表明,与传统RRT算法相比,RRT-D算法不仅大幅缩短了规划时间,而且得到的路径代价更小、更加平滑,节点的利用率更高,验证了RRT-D算法在路径规划中的优势。 展开更多
关键词 路径规划 rrt算法 rrt-D算法
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基于图复杂度引导机械臂路径裁剪的RRT算法
17
作者 沈丹峰 姬晨辉 +1 位作者 赵刚 孙海涛 《西安工程大学学报》 2025年第4期26-36,共11页
针对快速搜索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法的随机采样特征导致的收敛速度慢、路径冗余度高、采样点利用率低问题,给出一种新的解决方法。首先,根据图复杂度公式,计算出图的复杂度后确定目标偏执概率,建立偏置概率自... 针对快速搜索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法的随机采样特征导致的收敛速度慢、路径冗余度高、采样点利用率低问题,给出一种新的解决方法。首先,根据图复杂度公式,计算出图的复杂度后确定目标偏执概率,建立偏置概率自适应模型;其次,在首次规划好路线后,路径中仍存在一些不必要的拐点与棱角,针对传统路径裁剪依赖局部搜索策略,可能导致次优解生成,提出PRM-Dijkstra(probabilistic roadmap-dijkstra)算法对路径进行裁剪,将改进RRT算法生成的树节点利用PRM算法相互连接起来,通过Dijkstra算法计算出一条最优路径;最后,改进RRT算法与PRM-Dijkstra种算法优势相结合,在保证有一条路径的前提下,最大概率的寻找最优路径。通过复杂图下仿真避障实验,结果显示:改进RRT算法在节点生成数量与规划用时相较传统RRT算法平均减少80%,相较于Goal-bias RRT算法均减少40%。并通过机器人操作系统(robot operating system,ROS)下的MoveIt!集成开发平台进行现实环境下避障实验,验证了算法的可行性与有效性。 展开更多
关键词 快速搜索随机树(rrt)算法 图复杂度 目标偏置 PRM-Dijkstra 机器人操作系统(ROS) 最优路径
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融合人工势场的改进RRT机械臂料框分拣路径规划 被引量:3
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作者 罗轩 陈新度 +4 位作者 吴磊 刘跃生 陈玉冰 麦展浩 陆星宇 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第3期804-811,共8页
为使机械臂在料框分拣应用中快速规划出较优的拾取路径,提出一种融合人工势场的改进RRT(rapidly-exploring random tree)机械臂路径规划方法。首先,利用人工势场进行预规划,在预规划路径上找到能够与目标节点无碰撞直连的路径节点,并将... 为使机械臂在料框分拣应用中快速规划出较优的拾取路径,提出一种融合人工势场的改进RRT(rapidly-exploring random tree)机械臂路径规划方法。首先,利用人工势场进行预规划,在预规划路径上找到能够与目标节点无碰撞直连的路径节点,并将其作为RRT的规划目标节点,避免对空白区域的无用搜索。其次,在RRT算法基础上加入目标引导采样以及搜索参数自适应计算策略,提高算法的指向性以及鲁棒性。引入一种基于机械臂末端姿态约束的采样节点拒绝机制,降低有效性检查次数,提高规划效率。最后,对生成的原始路径进行剪枝优化,降低路径代价与转角数量,随后利用准均匀三次B样条结合四元数球面姿态插值进行平滑优化,提高路径质量。实验结果表明,所提出的改进算法与RRT算法相比,规划成功率提高了12.66%,规划时间与路径成本分别降低了79.05%以及34.80%。通过消融实验证明了各部分改进的有效性。在硬件平台上进行分拣测试,验证了该方法的实用性。 展开更多
关键词 机械臂路径规划 rrt算法 人工势场 料框分拣
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基于改进RRT算法机械臂复杂避障路径规划研究 被引量:3
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作者 付靖凯 慕丽 +2 位作者 邸雪阳 张昕楠 张慧 《现代电子技术》 北大核心 2025年第6期180-186,共7页
为解决复杂工况下的机械臂避障与路径规划问题,提出一种通过降维预实验预设分段式插值的改进RRT算法。该算法基于多次降维实验拟合,得到路径中间点,通过插值不断替换目标点,将长距离多障碍的目标路径分段求解,具有较好的时间与求解优势... 为解决复杂工况下的机械臂避障与路径规划问题,提出一种通过降维预实验预设分段式插值的改进RRT算法。该算法基于多次降维实验拟合,得到路径中间点,通过插值不断替换目标点,将长距离多障碍的目标路径分段求解,具有较好的时间与求解优势,并且能得到研究者所期望的路径走向。经过可视化结果对比:所提算法相比RRTConnect算法减少了约71%的收敛时间,减少了约58%的迭代计算量;而相对于传统RRT*算法减少了约45%的收敛时间,减少了83%的迭代运算量。最后通过Matlab仿真验证,实现轨迹优化与关节碰撞验证,并在真实工况下通过编程控制机器人复现算法得到的路径,验证了改进算法所求解的轨迹的收敛时间短且有效,具有良好的应用价值。 展开更多
关键词 改进rrt算法 机械臂避障 路径规划 预实验 分段式插值 轨迹优化
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基于改进APF-QRRT^(*)策略的移动机器人路径规划 被引量:1
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作者 刘文浩 余胜东 +4 位作者 吴鸿源 胡文科 李小鹏 蔡博凡 马金玉 《电光与控制》 北大核心 2025年第1期21-26,33,共7页
针对Q-RRT^(*)算法在路径规划过程中无法兼顾可达性和安全性的问题,提出一种改进APF-QRRT^(*)(IAPF-QRRT^(*))路径规划策略。IAPF-QRRT^(*)策略通过Q-RRT^(*)算法获得一组连接起点到终点的离散关键路径点,较传统的快速搜索随机树(RRT^(... 针对Q-RRT^(*)算法在路径规划过程中无法兼顾可达性和安全性的问题,提出一种改进APF-QRRT^(*)(IAPF-QRRT^(*))路径规划策略。IAPF-QRRT^(*)策略通过Q-RRT^(*)算法获得一组连接起点到终点的离散关键路径点,较传统的快速搜索随机树(RRT^(*))算法具备更好的初始解和更快的收敛速度。改进传统人工势场(APF)方法获得一种新的无势正交向量场,在一定条件下使整体排斥向量场与吸引向量场正交,并将其作用于关键路径点,从而提高路径的安全性。将IAPF-QRRT^(*)策略与其他算法比较,通过数值模拟实验证明了所提策略的有效性。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 人工势场法 Q-rrt^(*)算法 安全性
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