基于改进RRT Star算法的农机路径规划

1

作者 李想 张海峰 +2 位作者 白涛 魏建宝 蔡晓锦 《计算机技术与发展》 2026年第1期170-177,共8页

针对农机路径规划算法中效率低、随机性大、搜索时间长、迭代次数过多、规划出的路径冗长等问题,提出一种基于RRT Star的改进算法。首先,该算法建立目标方位判定准则实现采样空间优化;其次,在改进算法中引入权重动态步长调节函数,使扩... 针对农机路径规划算法中效率低、随机性大、搜索时间长、迭代次数过多、规划出的路径冗长等问题,提出一种基于RRT Star的改进算法。首先,该算法建立目标方位判定准则实现采样空间优化;其次,在改进算法中引入权重动态步长调节函数,使扩展过程具有目标性,并利用CantmullRom插值函数对路径进行平滑处理,根据农田道路情况模拟仿真环境,分别对RRT Star算法、RRT算法、多策略融合的RRT算法和文中算法在性能上进行测试。在三种仿真环境下,文中算法的平均生成时间、平均迭代次数、平均节点数分别较RRT算法提升了44.1%、33.3%、37.4%,较RRT Star算法提升了26.6%、21.2%、17.8%,较多策略融合的RRT算法提升了16.9%、19.0%、14.1%。实验结果表明,文中算法在农机路径规划中具有较高的执行效率和成功率。 展开更多

关键词 路径规划 快速扩展随机树 动态步长 RRT Star CantmullRom插值法

在线阅读 下载PDF 职称材料

移动机器人自主避障最优路径规划算法设计

2

作者 马明月 周怀忠 +3 位作者 张洪飞 周新志 龙樟 李渊博 《科技创新与应用》 2025年第11期32-36,共5页

为确保移动机器人安全高效地到达目标点,移动机器人自主避障规划算法成为移动机器人研究领域的重要部分。该文采用全局规划加局部优化的路径规划算法进行移动机器人自主避障路径规划。首先,在传统RRT算法的基础上,优化启发函数,通过对... 为确保移动机器人安全高效地到达目标点,移动机器人自主避障规划算法成为移动机器人研究领域的重要部分。该文采用全局规划加局部优化的路径规划算法进行移动机器人自主避障路径规划。首先,在传统RRT算法的基础上,优化启发函数,通过对父节点重新连接进行迭代式地路径搜索,提出RRT-star算法,将生成的路径作为机器人的全局规划结果。将多目标优化的TEB算法进行局部优化,该优化算法实时根据实际情况,添加了速度、加速度和时间对目标函数的约束,让规划与控制2个部分的协同性更好。将RRT-star算法和TEB轨迹规划算法相融合,显著提高局部路径的安全性和平滑性,从而为移动机器人的自主导航提供更加可靠的保障。最后,通过仿真验证算法的可行性和合理性,为移动机器人路径规划提供新的思路。 展开更多

关键词 最优路径规划 RRT算法 rrt-star算法 TEB局部规划算法 自主导航

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于快速随机搜索树^(*)与凸优化的船舶路径规划与跟踪算法 被引量：2

3

作者 周畅 于特 +2 位作者 刘佳鹏 卢地华 曾青山 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期147-161,共15页

[目的]针对欠驱动船舶在障碍物水域的路径规划与路径跟踪问题,提出一种基于快速随机搜索树^(*)(RRT^(*))与凸优化的船舶路径规划与跟踪算法。[方法]通过使用RRT^(*)算法,在栅格环境中进行采样并规划出可行路径,得到关键点序列。针对可... [目的]针对欠驱动船舶在障碍物水域的路径规划与路径跟踪问题,提出一种基于快速随机搜索树^(*)(RRT^(*))与凸优化的船舶路径规划与跟踪算法。[方法]通过使用RRT^(*)算法,在栅格环境中进行采样并规划出可行路径,得到关键点序列。针对可行路径中的关键点序列,基于有限记忆BFGS凸优化算法和Cubic样条曲线,对曲线的经济性与安全性进行优化,获取时间参数化的更平滑和安全的船舶路径。最后,使用模型预测控制算法进行船舶控制输出序列规划,引导船舶安全、经济地避开障碍物,从起始点航行至目标点。[结果]结果显示,采用该算法对一艘船舶的运动进行模拟,可实现有效的路径规划和跟踪,路径搜索时间少于2×10^(-5)s,路径优化时间少于0.5s,路径跟踪绝对误差小于0.75m。[结论]所做研究表明所提路径规划与跟踪算法能够确保船舶的有效路径搜索与优化,可为无人船舶的进一步研究和工程化应用提供一定的思路。 展开更多

关键词 无人船 运动规划 快速随机搜索树^(*) 凸优化 轨迹跟踪

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进RRT Star算法的无人驾驶车辆全局路径优化研究

4

作者 邓生银 《机械制造与自动化》 2025年第5期234-239,共6页

针对传统RRT算法存在平滑度差和避障效果差的问题,设计一种改进RRT Star算法的路径优化方法。基于传统RRT算法的局限性,加入角度约束采样策略,以限制路径的最大转折角;通过包络圆碰撞检测策略提升路径安全性并生成初始路径;采用梯度下... 针对传统RRT算法存在平滑度差和避障效果差的问题,设计一种改进RRT Star算法的路径优化方法。基于传统RRT算法的局限性,加入角度约束采样策略,以限制路径的最大转折角;通过包络圆碰撞检测策略提升路径安全性并生成初始路径;采用梯度下降算法对初始路径进行二次优化,得到车辆行驶的最终路径。优化结果表明:相较于传统RRT Star的路径规划,改进的RRT Star算法在平均曲率、平均转角和最小距离上都具有明显优势,且避障节点更少,曲线更平滑。改进RRT Star算法的路径规划可行。 展开更多

关键词 车辆 无人驾驶 RRT Star算法 路径规划

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于群体智能成果的路径规划程序自动生成系统 被引量：4

5

作者 王雨倩 丁嵘 《智能科学与技术学报》 2022年第2期255-263,共9页

路径规划算法被广泛地应用于各种运动规划任务,如机器人运动、自动驾驶等。迄今为止,许多优秀的路径规划算法被提出并被应用于不同领域。对于一个特定的任务环境,选择合适的路径规划算法能更高效地规划出满足约束条件的较优路径。基于... 路径规划算法被广泛地应用于各种运动规划任务,如机器人运动、自动驾驶等。迄今为止,许多优秀的路径规划算法被提出并被应用于不同领域。对于一个特定的任务环境,选择合适的路径规划算法能更高效地规划出满足约束条件的较优路径。基于群体智能成果,以遗传编程算法为框架,研究快速扩展随机树(RRT)路径规划算法及其变种RRT-Star路径规划算法、RRT-Star-Smart路径规划算法在不同任务环境下的适应度及路径规划效率,设计出一个路径规划程序自动生成系统。该系统能自主分析当前环境地图特征,并结合RRT路径规划算法及其变种算法的特性,生成新的、更适配当前环境的路径规划算法。生成的路径规划算法能高效地规划出一条从起始点到目标点的可行路径。 展开更多

关键词 群体智能 路径规划算法 遗传编程 快速扩展随机树 rrt-star rrt-star-Smart

原文传递

基于APF-RRT*算法的装配机器人避障路径规划

6

作者 胡伟 王晓楠 《科技和产业》 2025年第17期73-78,共6页

针对装配生产线中机器人工作环境复杂、易发生碰撞且路径规划要求高的问题,提出一种APF-RRT*(人工势场-改进快速扩展随机树)算法。通过对机器人和障碍物进行模型简化,利用多种包围盒算法进行碰撞检测。详细阐述RRT、RRT*算法原理,并将... 针对装配生产线中机器人工作环境复杂、易发生碰撞且路径规划要求高的问题,提出一种APF-RRT*(人工势场-改进快速扩展随机树)算法。通过对机器人和障碍物进行模型简化,利用多种包围盒算法进行碰撞检测。详细阐述RRT、RRT*算法原理,并将人工势场法与RRT*算法结合形成APF-RRT*算法。通过仿真实验和实际测试,验证该算法在缩短路径长度、减少实验时间、降低路径节点数目及提高路径平滑度等方面的优势,为实现智能化装配提供有效解决方案。 展开更多

关键词 机器人 避障路径规划 APF-RRT*(人工势场-改进快速扩展随机树)算法 碰撞检测

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种双阶段多智能体路径规划算法 被引量：6

7

作者 李庆华 王佳慧 +1 位作者 李海明 冯超 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第22期9425-9431,共7页

多智能体路径规划旨在解决多个智能体在同一工作空间内生成无碰撞路径的问题,是智能体无人化工作的关键支撑技术。基于回溯思想和自适应局部避障策略,提出了一种双阶段多智能体路径规划算法。在全局路径规划阶段,基于回溯思想改进的RRT*... 多智能体路径规划旨在解决多个智能体在同一工作空间内生成无碰撞路径的问题,是智能体无人化工作的关键支撑技术。基于回溯思想和自适应局部避障策略,提出了一种双阶段多智能体路径规划算法。在全局路径规划阶段,基于回溯思想改进的RRT*(rapidly-exploring random trees star)算法(back tracking rapidly-exploring random trees star,BT-RRT*),减少无效父节点,并确保各智能体生成优化的无碰撞路径。在协作避障阶段,智能体依据自身的任务优先级制定局部避障策略,避开动态障碍物和其他智能体。实验结果表明,该算法可成功寻找较优路径,还可降低避障时间。 展开更多

关键词 多智能体 路径规划 BT-RRT*(back tracking rapidly-exploring random trees star)算法 优先级 局部避障

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进RRT^*算法的机械臂路径规划研究 被引量：34

8

作者 马慧丽 鲁照权 王寿庭 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2020年第4期42-46,共5页

针对机械臂避障的难题,采用圆柱体包络法进行碰撞检测和RRT~*的改进算法进行路径搜索,规划出一条能够避免与已知障碍物碰撞,并且路径长度和规划时间较为优化的路径。RRT~*在原有RRT(快速随机树)基础上改进了父节点选择的方式,加入代价... 针对机械臂避障的难题,采用圆柱体包络法进行碰撞检测和RRT~*的改进算法进行路径搜索,规划出一条能够避免与已知障碍物碰撞,并且路径长度和规划时间较为优化的路径。RRT~*在原有RRT(快速随机树)基础上改进了父节点选择的方式,加入代价函数保证解的渐进最优性。在RRT~*基础上引入目标引力,减少路径搜索的随机性。同时,提出自适应步长避免陷入局部最优。在MATLAB平台上进行了RRT~*、RRT-connect及改进的RRT~*搜索算法的比较研究。结果表明,改进后的RRT~*算法在规划时间上和RRT-connect相近,在规划路径的长度上和RRT~*相近,同时具备时间和路径上的优势。以某品牌型号为WY700-1的机械臂进行了实验验证,结果表明,改进后的RRT~*搜索算法具备有效性和优越性。 展开更多

关键词 机械臂 路径规划 圆柱体包络 碰撞检测 RRT^* 目标引力 自适应步长

原文传递

复杂环境下基于采样空间自调整的航迹规划算法 被引量：3

9

作者 张康 陈建平 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第4期1207-1213,共7页

针对具有渐进最优性的快速扩展随机树(RRT^(*))算法在面对高维、复杂环境时所表现出的寻路效率低、收敛速度缓慢的问题,在RRT^(*)的基础上,提出一种基于采样空间自调整的渐进最优快速扩展随机树(AS-RRT^(*))无人机(UAV)航迹规划算法。... 针对具有渐进最优性的快速扩展随机树(RRT^(*))算法在面对高维、复杂环境时所表现出的寻路效率低、收敛速度缓慢的问题,在RRT^(*)的基础上,提出一种基于采样空间自调整的渐进最优快速扩展随机树(AS-RRT^(*))无人机(UAV)航迹规划算法。该算法可以自适应调整采样空间,进而引导树更为高效地生长,而这些主要通过有偏采样、节点筛选和节点学习这三种策略来实现。首先,在采样空间中定义向光和背光区域来进行有偏采样,而向光和背光区域的概率权重由当前扩展失败率决定,从而保证算法在搜索初始航迹时同时具有探索性和方向性;然后,在完成初始航迹的搜索后,算法就开始周期性地筛选节点,高质量的节点作为学习样本来产生新的抽样分布,质量最低的节点在算法达到最大节点数量后被新节点替代。在多种不同类型的环境下进行了对比仿真实验,结果表明所提算法在一定程度上改善了采样算法固有的随机性,而且相较于传统的RRT*算法,该算法在相同环境里使用了更少的寻路时间,在相同时间里生成了更低代价的航迹,且在三维空间里的改进更为明显。 展开更多

关键词 航迹规划 渐进最优的快速扩展随机树 自适应采样 初始航迹 复杂环境

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于人工势场法和启发式采样的最优路径收敛方法 被引量：15

10

作者 李伟 金世俊 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第10期2912-2918,共7页

具有渐进最优性的快速搜索随机树(RRT)算法在路径规划过程中确保了其概率完备性和渐进最优性,然而仍存在收敛速度慢且产生大而密集的采样空间等问题。为了加快算法的收敛速度,提出了一种基于人工势场法和启发集合采样来快速获取最优路... 具有渐进最优性的快速搜索随机树(RRT)算法在路径规划过程中确保了其概率完备性和渐进最优性,然而仍存在收敛速度慢且产生大而密集的采样空间等问题。为了加快算法的收敛速度,提出了一种基于人工势场法和启发集合采样来快速获取最优路径的方法。首先,利用人工势场法构建出一条由起点到目标点的初始路径;然后,以起点和目标点的位置和之间的距离以及初始路径的路径代价作为参数来构建初始启发采样集合;最后,限定在启发集合内进行采样,并且在算法进行的过程中调整启发采样集合的范围,进而加快路径收敛速度。仿真实验中,获取相同路径代价的路径时,所提人工势场结合启发式采样的方法为基础的结合人工势场法和启发采样策略的快速获取最优路径的RRT(PI-RRT)算法相较于RRT算法,采样点数减少了约67%,算法运行时间平均缩短了约74.5%;相较于启发式RRT(Informed-RRT)算法,采样点数减少了约40~50%,算法运行时间平均缩短了约62.5%。所提出的最优路径收敛方法大量减少了冗余采样次数并缩短了算法运行时间,具有更高的算法效率,收敛到最优路径的速度更快。 展开更多

关键词 路径规划 快速搜索随机树算法 人工势场法 启发采样集合 启发式渐进最优快速搜索随机树算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进RRT^(*)FN算法的机械臂多场景运动规划 被引量：15

11

作者 房立金 吴政翰 王怀震 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第21期2590-2597,共8页

针对固定节点数的渐进最优快速扩展随机树(RRT^(*)FN)算法精度低、对环境缺乏适应性等问题,提出了一种改进RRT^(*)FN的机械臂运动规划算法。在迭代过程中,结合目标偏向随机采样和椭球子集采样的优势,构造新的启发式方法对采样区域进行约... 针对固定节点数的渐进最优快速扩展随机树(RRT^(*)FN)算法精度低、对环境缺乏适应性等问题,提出了一种改进RRT^(*)FN的机械臂运动规划算法。在迭代过程中,结合目标偏向随机采样和椭球子集采样的优势,构造新的启发式方法对采样区域进行约束,从而保证搜索路径更优。在扩展节点时,配置树中总节点数的预设值,并通过加权方法对树中叶子节点进行删减,避免了树规模的无限增长。在动态环境下,采用对节点剪枝与连接的启发式重规划方法,有效提高了对动态环境的适应能力。实验结果表明,该算法在规划过程中收敛速度更快,效率更高,具有较强的环境适应性。 展开更多

关键词 渐进最优快速扩展随机树 运动规划 冗余机械臂 启发式采样 重规划

在线阅读 下载PDF 职称材料

无人驾驶汽车路径规划算法综述 被引量：14

12

作者 朱茂飞 胡方亚 +2 位作者 李娜可 朱守力 吴琼 《农业装备与车辆工程》 2023年第11期18-22,共5页

路径规划是无人驾驶汽车实现自主行驶的关键,其任务是在有障碍物的环境内按照一定评价标准寻找一条从起始状态(包括位置和姿态)到达目标状态的无碰撞路径。根据无人驾驶汽车对周围环境信息认知程度的不同,路径规划算法分为全局路径规划... 路径规划是无人驾驶汽车实现自主行驶的关键,其任务是在有障碍物的环境内按照一定评价标准寻找一条从起始状态(包括位置和姿态)到达目标状态的无碰撞路径。根据无人驾驶汽车对周围环境信息认知程度的不同,路径规划算法分为全局路径规划和局部路径规划,对这2种类型的算法进行细分并介绍各种路径规划的原理,分析其优缺点,提出路径规划算法未来发展趋势,为无人驾驶汽车路径规划算法的研究提供参考。 展开更多

关键词 无人驾驶汽车 路径规划算法 A*算法 RRT算法 人工势场法 动态窗口法

在线阅读 下载PDF 职称材料