基于改进人工势场法的机器人局部路径规划 被引量：4

1

作者 张国胜 李彩虹 +2 位作者 张耀玉 周瑞红 梁振英 《计算机工程》 北大核心 2025年第1期88-97,共10页

针对人工势场(APF)法在机器人局部路径规划中存在的局部极小值陷阱和路径冗余等问题,提出一种基于模糊控制(FC)和虚拟目标点改进人工势场的FC-V-APF算法。首先设计虚拟目标点避障策略,并加入障碍物跨越机制和目标点更新阈值,构建V-APF... 针对人工势场(APF)法在机器人局部路径规划中存在的局部极小值陷阱和路径冗余等问题,提出一种基于模糊控制(FC)和虚拟目标点改进人工势场的FC-V-APF算法。首先设计虚拟目标点避障策略,并加入障碍物跨越机制和目标点更新阈值,构建V-APF算法引导机器人摆脱陷阱区域;其次提出基于累计转角和的控制策略,帮助机器人走出多U型复杂陷阱;然后针对路径冗余问题,将V-APF算法与模糊控制算法相结合,提出FC-V-APF算法,通过激光雷达传感器的实时数据和权重函数对当前环境进行评估,选取模糊控制器输出辅助力,提前规避障碍物。最后在机器人操作系统(ROS)平台上搭建仿真环境对FC-V-APF算法进行路径规划性能的对比实验,并对路径长度、运行时间和速度曲线等进行比较。实验结果表明,所设计的FC-V-APF算法能够快速摆脱陷阱,减少冗余路径,提高路径平滑度并减少规划时间。 展开更多

关键词 机器人 局部路径规划 人工势场法 虚拟目标点 模糊控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于速度矢量场的无人机实时动态航路规划 被引量：10

2

作者 李春涛 易小芹 胡木 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期340-346,共7页

针对局域动态环境中无人机实时航路规划展开研究,提出了一种基于速度矢量场的二维动态实时航路规划方法。通过建立不同空间特征区域速度场模型,实现了速度场驱动下的无人机航路规划。文中采用虚拟目标点法解决了速度矢量场航路规划局部... 针对局域动态环境中无人机实时航路规划展开研究,提出了一种基于速度矢量场的二维动态实时航路规划方法。通过建立不同空间特征区域速度场模型,实现了速度场驱动下的无人机航路规划。文中采用虚拟目标点法解决了速度矢量场航路规划局部陷阱问题;采用探测步长法,实现了无人机机动约束的融合,解决了航路可飞性问题;在动态实时规划应用中,确立了环境信息更新方法,实现了对动态环境的描述。通过仿真验证,表明速度矢量场法能够根据动态环境信息及时规避威胁到达目标点,算法具有良好的完备性和实时性,适用于局域动态环境中的快速航迹规划。 展开更多

关键词 无人机 实时航路规划 速度矢量场法 虚拟目标点法 探测步长法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划 被引量：8

3

作者 孔慧芳 夏露 张倩 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第5期583-589,共7页

针对传统人工势场法存在道路边界势场不完善和局部最优问题,文章提出一种改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划。引入道路势场函数来描述道路边界,设立虚拟目标点来摆脱局部最优,建立道路环境模型;为了根据周边环境和车辆状态进行实时... 针对传统人工势场法存在道路边界势场不完善和局部最优问题,文章提出一种改进人工势场法的智能车辆避撞路径规划。引入道路势场函数来描述道路边界,设立虚拟目标点来摆脱局部最优,建立道路环境模型;为了根据周边环境和车辆状态进行实时规划,设计分层避撞路径规划控制器,将道路环境模型引入上层路径规划器的目标函数中,利用模型预测控制(model predictive control,MPC)的优化算法规划出局部避撞路径,再将路径信息输入到下层跟踪控制器进行跟踪。MATLAB/Simulink与CarSim联合仿真实验结果表明,该避撞路径规划对于静态障碍物和动态障碍物都可以规划出平滑无碰撞的路径,保证车辆行驶的稳定性和安全性。 展开更多

关键词 智能车辆 人工势场法 虚拟目标点 模型预测控制(MPC) 路径规划

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进人工势场法的移动机器人路径规划 被引量：58

4

作者 徐小强 王明勇 冒燕 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第12期3508-3512,共5页

针对传统人工势场法在路径规划过程中容易陷入陷阱区域和局部极小点的问题,提出了一种改进人工势场法。首先,提出安全距离概念,避免了不必要的路径,从而解决了路径过长和算法运行时间过长问题;然后,为避免机器人陷入局部极小点和陷阱区... 针对传统人工势场法在路径规划过程中容易陷入陷阱区域和局部极小点的问题,提出了一种改进人工势场法。首先,提出安全距离概念,避免了不必要的路径,从而解决了路径过长和算法运行时间过长问题;然后,为避免机器人陷入局部极小点和陷阱区域,在算法中引入预测距离,使得算法可以在机器人陷入局部极小点或陷阱区域之前做出反应;最后,通过合理设置虚拟目标点,引导机器人避开局部极小点和陷阱区域。实验结果表明,改进算法可以有效解决传统算法容易陷入局部极小点和陷阱区域的问题;同时,相较于传统人工势场法,所提算法规划出的路径长度减少了5.2%,计算速度提高了405.56%。 展开更多

关键词 人工势场法 路径规划 虚拟目标点 陷阱区域 局部极小点

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种基于标准弹道点的制导方法 被引量：2

5

作者 王继平 王明海 《上海航天》 北大核心 2008年第1期16-20,共5页

提出了一种基于标准弹道点的制导方法,以标准弹道的某点为虚拟目标进行需要速度计算及制导,无需修正地球扁率和再入阻力的影响。给出了需要椭圆轨道与需要速度的确定,以及导引与关机控制模型。以某导弹弹道为标准弹道,计算了多种干扰条... 提出了一种基于标准弹道点的制导方法,以标准弹道的某点为虚拟目标进行需要速度计算及制导,无需修正地球扁率和再入阻力的影响。给出了需要椭圆轨道与需要速度的确定,以及导引与关机控制模型。以某导弹弹道为标准弹道,计算了多种干扰条件下的方法误差。结果表明:其方法误差较小。 展开更多

关键词 制导 虚拟目标 需要轨道 需要速度 标准弹道点 方法误差

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进人工势场法和ID-BFS融合算法的无人艇路径规划研究 被引量：6

6

作者 徐小强 刘芃辉 冒燕 《武汉理工大学学报》 CAS 2021年第5期85-91,共7页

为解决传统人工势场法在无人艇路径规划中存在的问题,提出一种改进人工势场法和ID-BFS算法的融合算法。针对目标不可达问题,在斥力势场函数中添加目标点距离因子进行修正;针对局部极小值问题,提出一种利用虚拟目标点配合ID-BFS算法进行... 为解决传统人工势场法在无人艇路径规划中存在的问题,提出一种改进人工势场法和ID-BFS算法的融合算法。针对目标不可达问题,在斥力势场函数中添加目标点距离因子进行修正;针对局部极小值问题,提出一种利用虚拟目标点配合ID-BFS算法进行局部路径修正的方法;针对环境中存在大型不规则障碍物的情况,增加障碍物边界斥力模型,在障碍物实际边界处提供斥力,使算法不会穿越障碍物边界。作者结合类真实规划场景对算法进行仿真实验。试验结果表明,文中算法有效解决了传统算法存在的弊端:引入距离修正因子解决了目标不可达问题;基于虚拟目标点和融合ID-BFS算法的局部路径搜索法对局部极小值有一定的规避和逃离作用;添加障碍物边界斥力模型提高了算法在复杂环境下的适应性,并可以做到在复杂环境下的实时规划效果。 展开更多

关键词 改进人工势场法 ID-BFS 障碍物边界斥力 虚拟目标点 无人艇 路径规划

原文传递

基于人工势场法的移动机器人局部路径规划 被引量：21

7

作者 王迪 李彩虹 +1 位作者 郭娜 张宁 《山东理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第1期21-26,32,共7页

在有障碍物的环境中进行局部路径规划时,传统的人工势场法存在局部极小点问题,导致移动机器人徘徊不前,无法到达目标点。为解决局部极小点问题提出了基于人工势场法的左转势场法和虚拟目标点法。左转势场法将处于局部极小点的移动机器... 在有障碍物的环境中进行局部路径规划时,传统的人工势场法存在局部极小点问题,导致移动机器人徘徊不前,无法到达目标点。为解决局部极小点问题提出了基于人工势场法的左转势场法和虚拟目标点法。左转势场法将处于局部极小点的移动机器人强制转向,跳出局部极小点;虚拟目标点法是当移动机器人处于局部极小点时在合适位置设置虚拟目标点,忽略目标点和障碍物对移动机器人的作用,使移动机器人转向,跳出局部极小点。经Matlab仿真证明,这两种方法均能绕开局部极小点,顺利到达目标点。 展开更多

关键词 人工势场法 左转势场法 虚拟目标点法 局部路径规划 移动机器人

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于人工势场法的多机器人协同避障 被引量：16

8

作者 陈骏岭 秦小麟 +2 位作者 李星罗 周杨淏 鲍斌国 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2020年第11期220-225,共6页

近年来,随着社会对机器人关注度的增加,移动机器人技术逐渐成为研究热点。机器人避障是移动机器人学中重要的研究课题,也是移动机器人面临的基本问题之一。针对多机器人的应用场景,在充分分析现有机器人避障算法的基础上,优化人工势场法... 近年来,随着社会对机器人关注度的增加,移动机器人技术逐渐成为研究热点。机器人避障是移动机器人学中重要的研究课题,也是移动机器人面临的基本问题之一。针对多机器人的应用场景,在充分分析现有机器人避障算法的基础上,优化人工势场法,提出多机器人避障算法MPF(Multi-Robot Artificial Potential Field Method)和编队避障算法AOA(Advanced Obstacle Avoidance Method)。MPF算法优化了人工势场法存在局部最小值点的问题,提高了机器人到达目标点的概率;AOA算法结合现有的编队避障算法来提高机器人编队避障的效率。最后,分别为MPF算法和AOA算法设计不同的实验环境,实验结果表明,在障碍物复杂情况不同的环境中MPF算法可以有效且高效地引导机器人到达目标点;在不同的环境复杂度和机器人数量下,AOA算法能够提供高效稳定的编队避障。 展开更多

关键词 人工势场法 虚拟目标点 移动机器人 轨迹跟随 移动障碍物

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于模糊势场法的移动机器人局部路径规划 被引量：12

9

作者 王迪 李彩虹 +2 位作者 郭娜 刘国名 高腾腾 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2021年第6期212-218,共7页

针对采用传统人工势场法进行移动机器人局部路径规划时存在的局部极小点和规划路径过长等问题,提出了一种基于虚拟目标点和有限状态机的模糊势场法。构造基于人工势场的虚拟目标点法来解决局部极小点问题,在合适的位置设置虚拟目标点使... 针对采用传统人工势场法进行移动机器人局部路径规划时存在的局部极小点和规划路径过长等问题,提出了一种基于虚拟目标点和有限状态机的模糊势场法。构造基于人工势场的虚拟目标点法来解决局部极小点问题,在合适的位置设置虚拟目标点使机器人逃离局部极小点区域。将虚拟目标点法与模糊控制相结合,对障碍物环境进行预测,及时避障,解决机器人在复杂环境中采用虚拟目标点法规划路径时存在的路径过长问题。设计一个有限状态机来判断障碍物环境,执行算法转换策略,使改进算法适用于多种复杂环境。所设计算法在MATLAB平台上进行了仿真验证。结果表明,该算法能够使机器人逃出局部极小点、缩短规划路径。算法不仅适用于简单、离散环境,在传统算法运行困难的、复杂的环境中,例如墙型、U型和多U型障碍物环境,也能规划出可行的优化路径。 展开更多

关键词 移动机器人 局部路径规划 模糊势场法 虚拟目标点 局部极小点 有限状态机

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进人工势场法的移动机器人局部路径规划 被引量：15

10

作者 王迪 李彩虹 +2 位作者 郭娜 高腾腾 刘国名 《山东理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第3期1-6,共6页

针对传统人工势场法存在的局部极小点问题,提出了基于虚拟目标点和环境判断的改进方法,实现移动机器人的局部路径规划。当移动机器人陷入局部极小点陷阱时,设置虚拟目标点,引导机器人跳出局部极小点陷阱;同时加入环境判断条件,判断机器... 针对传统人工势场法存在的局部极小点问题,提出了基于虚拟目标点和环境判断的改进方法,实现移动机器人的局部路径规划。当移动机器人陷入局部极小点陷阱时,设置虚拟目标点,引导机器人跳出局部极小点陷阱;同时加入环境判断条件,判断机器人是否处于近似封闭的障碍物环境中,是否有绕圈而无法到达目标点的危险;最后,对改进算法进行了仿真验证。结果表明,加入判断条件的虚拟目标点法在可能存在陷阱区域的运行环境(如一字型障碍物、U型障碍物、近似封闭的障碍物和混合障碍物)下,均能顺利到达目标点。 展开更多

关键词 人工势场法 虚拟目标点 环境判断 近似封闭障碍物 局部路径规划

在线阅读 下载PDF 职称材料

移动机器人改进人工势场的路径规划方法研究 被引量：20

11

作者 杨凯 龙佳 +1 位作者 马雪燕 余中政 《现代电子技术》 北大核心 2020年第7期141-145,共5页

针对传统人工势场法进行移动机器人路径规划过程中常出现目标不可达、局部极小值等问题,提出一种改进人工势场的移动机器人路径规划新方法。将移动机器人和目标点之间的欧氏距离融入到斥力函数中,并将障碍物产生的斥力分解为两个不同方... 针对传统人工势场法进行移动机器人路径规划过程中常出现目标不可达、局部极小值等问题,提出一种改进人工势场的移动机器人路径规划新方法。将移动机器人和目标点之间的欧氏距离融入到斥力函数中,并将障碍物产生的斥力分解为两个不同方向的斥力分量,引导移动机器人到达目标点;根据移动机器人的位置、障碍物的最大影响距离以及移动机器人与目标点之间的欧氏距离建立数学关系,寻找虚拟目标点,以解决移动机器人在移动过程中受到的合力为零时出现的局部极小值问题。仿真及实验结果表明,改进人工势场算法能够使移动机器人顺利绕过障碍物到达目标点。 展开更多

关键词 移动机器人 路径规划 改进人工势场算法 斥力函数 局部极小值 虚拟目标点

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种改进人工势场的路径规划方法 被引量：3

12

作者 何炳坤 丛屾 《黑龙江大学工程学报》 2023年第1期44-50,共7页

针对传统势场法路径规划存在的问题,提出了一种改进人工势场的路径规划方法。针对目标点不可达问题,在传统斥力函数的基础上引入与目标点之间的距离因子;通过建立一个虚拟目标点的方法处理传统人工势场法的局部最小点问题。通过仿真实验... 针对传统势场法路径规划存在的问题,提出了一种改进人工势场的路径规划方法。针对目标点不可达问题,在传统斥力函数的基础上引入与目标点之间的距离因子;通过建立一个虚拟目标点的方法处理传统人工势场法的局部最小点问题。通过仿真实验,验证了改进的算法是有效的:机器人到达了目标点,并且路径是平滑的。 展开更多

关键词 路径规划方法 人工势场 斥力函数 虚拟目标点

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进人工势场法在未知环境中的路径规划研究 被引量：11

13

作者 陈冠星 张志安 +2 位作者 黄学功 华洪 施振稳 《机械与电子》 2021年第5期74-80,共7页

针对机器人路径规划中路径震荡的问题,提出添加角度过滤器的方法减轻路径震荡的程度,利用在计算引力时采用不同增益系数的方法进一步减轻了路径震荡。而对于局部极小点问题,提出采用添加虚拟目标点的方法引导机器人走出陷阱区域。最后,... 针对机器人路径规划中路径震荡的问题,提出添加角度过滤器的方法减轻路径震荡的程度,利用在计算引力时采用不同增益系数的方法进一步减轻了路径震荡。而对于局部极小点问题,提出采用添加虚拟目标点的方法引导机器人走出陷阱区域。最后,在MATLAB环境下进行仿真,仿真结果表明改进算法的有效性。 展开更多

关键词 人工势场法 未知环境 角度过滤器 路径震荡 虚拟目标点 局部极小点

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进人工势场法的轨迹规划 被引量：15

14

作者 胡铮 徐斌 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2023年第3期38-41,53,共5页

为了解决传统人工势场法在路径规划中存在局部最小和目标不可达的问题,提出了一种改进的人工势场法。首先,引入障碍物的碰撞范围和使用角度定义障碍物的影响范围,排除机器人前进方向一定角度和距离外障碍物的影响;其次,为了解决目标不... 为了解决传统人工势场法在路径规划中存在局部最小和目标不可达的问题,提出了一种改进的人工势场法。首先,引入障碍物的碰撞范围和使用角度定义障碍物的影响范围,排除机器人前进方向一定角度和距离外障碍物的影响;其次,为了解决目标不可达问题,基于目标点与机器人的距离改进斥力函数;最后,利用外接六边形在障碍物的碰撞范围外创造虚拟目标点,避免机器人陷入局部最小。基本环境和复杂环境下的实验结果表明:所提算法可以在一定程度上克服传统算法的缺陷,是一种有效的路径规划算法。 展开更多

关键词 人工势场法 路径规划 碰撞范围 虚拟目标点 移动机器人

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于椭圆模型人工势场法的移动机器人路径规划研究 被引量：2

15

作者 颜海彬 刘冉冉 臧传涛 《江苏理工学院学报》 2022年第4期82-90,共9页

移动机器人的路径规划是指在初始位置到目标点之间的若干路径中,寻找一条最合适的路线。人工势场法(APF)作为传统的路径规划算法,已广泛应用于移动机器人领域,但在庞杂的环境下,依然存在目标点不可达和陷入局部平衡的问题。分析了路径... 移动机器人的路径规划是指在初始位置到目标点之间的若干路径中,寻找一条最合适的路线。人工势场法(APF)作为传统的路径规划算法,已广泛应用于移动机器人领域,但在庞杂的环境下,依然存在目标点不可达和陷入局部平衡的问题。分析了路径规划中出现目标点无法到达和局部平衡问题的原因,通过改进传统APF算法的斥力函数,来克服目标点无法到达的现象;并通过在局部平衡点和终点位置构建椭圆模型的方式增设虚拟目标点,解决局部平衡问题。改进后的APF算法仿真结果,证明了其可行性与有效性。 展开更多

关键词 移动机器人 人工势场法 路径规划 椭圆模型 虚拟目标点

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于固定式视频的车速鉴定方法研究 被引量：2

16

作者 赵丽丽 唐阳山 《山东交通科技》 2022年第2期111-113,共3页

为提高固定式视频的车速鉴定精度及效率,针对现有的基于视频的车速鉴定方法只能获得车速范围而无法得到精确车速的不足,提出了一种基于固定式视频的改进的车速鉴定方法。首先选取目标车辆同侧前后车轮中心作为目标车辆特征点,然后在视... 为提高固定式视频的车速鉴定精度及效率,针对现有的基于视频的车速鉴定方法只能获得车速范围而无法得到精确车速的不足,提出了一种基于固定式视频的改进的车速鉴定方法。首先选取目标车辆同侧前后车轮中心作为目标车辆特征点,然后在视频中画一条虚拟参照线设定为虚拟参照物。利用图像增强、去噪等技术提高图像质量,利用时间插值法对现有的车速鉴定方法进行改进,从而提高车速鉴定精度。利用Kinovea软件快速获取目标车辆特征点及虚拟参照线的图像坐标来提高车速鉴定效率。最后利用改进的车速鉴定方法对事故车辆车速进行鉴定。实例验证结果表明,利用改进的车速鉴定方法可获得较高精度的鉴定结果。 展开更多

关键词 固定式视频 目标车辆特征点 虚拟参照线 时间插值法 车速鉴定

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进人工势场法的AUV路径规划研究

17

作者 钱平 齐赛赛 +1 位作者 李思奇 孙逊 《无线互联科技》 2023年第1期119-122,共4页

AUV是自主式水下潜航器,在水下环境作业等领域起着至关重要的作用。针对传统的人工势场法在AUV局部路径规划中有着易陷入局部极小值问题和目标不可达的问题,文章通过判断局部极小值条件后设置虚拟目标点来解决局部最小值问题,通过改变... AUV是自主式水下潜航器,在水下环境作业等领域起着至关重要的作用。针对传统的人工势场法在AUV局部路径规划中有着易陷入局部极小值问题和目标不可达的问题,文章通过判断局部极小值条件后设置虚拟目标点来解决局部最小值问题,通过改变斥力势场来解决目标不可达问题。MATLAB仿真实验证明了改进的人工势场法在AUV局部路径规划中的可行性,并且解决了传统方法的缺点。 展开更多

关键词 AUV 人工势场法 虚拟目标点

在线阅读 下载PDF 职称材料

人工势场法与A*算法结合的机械臂避障路径规划研究 被引量：3

18

作者 孙泾辉 朱毅 卢军 《成都信息工程大学学报》 2019年第3期263-266,共4页

针对人工势场法在机械臂避障路径规划中容易陷入局部极小值的问题,提出了人工势场法与A^*算法相结合的路径规划方法。首先使用人工势场法控制机械臂沿合势场梯度下降方向运动,若陷入局部极小值,则采用A^*算法控制其运动到虚拟目标点以... 针对人工势场法在机械臂避障路径规划中容易陷入局部极小值的问题,提出了人工势场法与A^*算法相结合的路径规划方法。首先使用人工势场法控制机械臂沿合势场梯度下降方向运动,若陷入局部极小值,则采用A^*算法控制其运动到虚拟目标点以逃离局部极小值,然后再转换回人工势场法继续搜索直到抵达目标点。最终的仿真实验表明,改进方法可以成功规划出一条无碰撞的最优路径,并且对较复杂的工作环境具有较高的适应性。 展开更多

关键词 机械臂 人工势场法 A^*算法 避障路径规划 虚拟目标点

在线阅读 下载PDF 职称材料