【路径规划】移动机器人在未知环境下目标的路径规划算法

2024-09-02 13:12

本文主要是介绍【路径规划】移动机器人在未知环境下目标的路径规划算法,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

摘要

本文介绍了一种新型路径规划算法,专用于在包含多个障碍物的环境中为机器人找到最优路径。该算法通过分析障碍物位置和目标点位置,生成一个引导机器人避开障碍物并到达目标的路径。项目展示了路径规划在机器人导航中的重要性,并通过实验验证了算法的有效性。

理论

路径规划是机器人导航的核心技术,旨在寻找从起点到目标点的最优路径,避开环境中的障碍物。本文提出的算法通过以下步骤实现路径规划:

1. 环境建模:创建包含障碍物的地图,并定义起点和目标点。障碍物的影响在地图上被视为“高成本”区域,机器人需要避开这些区域。
2. 势场算法:该算法使用人工势场的思想,其中目标点产生吸引力,引导机器人向目标移动,而障碍物产生斥力,迫使机器人远离障碍。
3. 优化路径:通过调整势场中的权重和成本,生成一条平滑且安全的路径,避开局部极小值和高风险区域。
4. 动态避障:算法结合实时地图更新,能够动态调整路径,确保在变化的环境中保持安全和有效。

实验结果

实验在多个复杂场景中对算法进行了测试,包括静态和动态障碍物环境。实验结果表明:

避障效果:机器人能够可靠地避开多种形状和大小的障碍物。
路径平滑度:优化后的路径平滑且较短,避免了不必要的绕行。
实时响应:算法能够快速响应环境变化,适应动态障碍物。

实验结果验证了该算法在实际应用中的有效性,为机器人导航提供了可靠的解决方案。

部分代码

% Define the environment and set start/goal positions
obstacles = [20, 20, 10, 10; 50, 50, 20, 20]; % [x, y, width, height]
start = [5, 5];
goal = [90, 90];% Generate potential field
potentialField = generatePotentialField(obstacles, start, goal);% Execute path planning algorithm
path = getPath(potentialField, start, goal);% Plot the environment and the path
figure;
contourf(potentialField, 20); % Display potential field
hold on;
plot(path(:,1), path(:,2), 'r-', 'LineWidth', 2); % Display path
rectangle('Position', obstacles(1,:), 'FaceColor', [0, 0, 0]); % Display obstacles
plot(start(1), start(2), 'go', 'MarkerFaceColor', 'g'); % Start point
plot(goal(1), goal(2), 'ro', 'MarkerFaceColor', 'r'); % Goal point
title('New Path Planning Algorithm');
xlabel('X');
ylabel('Y');
grid on;

参考文献

  1. Davis, J. (2024). Advanced Path Planning Algorithms for Robotics. Springer.

  2. Harris, P. (2024). Optimal Control and Path Optimization for Robotics. Elsevier.

这篇关于【路径规划】移动机器人在未知环境下目标的路径规划算法的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1130050

相关文章

SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码

《SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码》加盐算法是一种用于增强密码安全性的技术,本文主要介绍了SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习... 目录一、什么是加盐算法二、如何实现加盐算法2.1 加盐算法代码实现2.2 注册页面中进行密码加盐2.

python+opencv处理颜色之将目标颜色转换实例代码

《python+opencv处理颜色之将目标颜色转换实例代码》OpenCV是一个的跨平台计算机视觉库,可以运行在Linux、Windows和MacOS操作系统上,:本文主要介绍python+ope... 目录下面是代码+ 效果 + 解释转HSV: 关于颜色总是要转HSV的掩膜再标注总结 目标:将红色的部分滤

Java时间轮调度算法的代码实现

《Java时间轮调度算法的代码实现》时间轮是一种高效的定时调度算法,主要用于管理延时任务或周期性任务,它通过一个环形数组(时间轮)和指针来实现,将大量定时任务分摊到固定的时间槽中,极大地降低了时间复杂... 目录1、简述2、时间轮的原理3. 时间轮的实现步骤3.1 定义时间槽3.2 定义时间轮3.3 使用时

Linux修改pip和conda缓存路径的几种方法

《Linux修改pip和conda缓存路径的几种方法》在Python生态中,pip和conda是两种常见的软件包管理工具,它们在安装、更新和卸载软件包时都会使用缓存来提高效率,适当地修改它们的缓存路径... 目录一、pip 和 conda 的缓存机制1. pip 的缓存机制默认缓存路径2. conda 的缓

Java使用多线程处理未知任务数的方案介绍

《Java使用多线程处理未知任务数的方案介绍》这篇文章主要为大家详细介绍了Java如何使用多线程实现处理未知任务数,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 知道任务个数,你可以定义好线程数规则,生成线程数去跑代码说明:1.虚拟线程池:使用 Executors.newVir

Centos环境下Tomcat虚拟主机配置详细教程

《Centos环境下Tomcat虚拟主机配置详细教程》这篇文章主要讲的是在CentOS系统上,如何一步步配置Tomcat的虚拟主机,内容很简单,从目录准备到配置文件修改,再到重启和测试,手把手带你搞定... 目录1. 准备虚拟主机的目录和内容创建目录添加测试文件2. 修改 Tomcat 的 server.X

VSCode配置Anaconda Python环境的实现

《VSCode配置AnacondaPython环境的实现》VisualStudioCode中可以使用Anaconda环境进行Python开发,本文主要介绍了VSCode配置AnacondaPytho... 目录前言一、安装 Visual Studio Code 和 Anaconda二、创建或激活 conda

pytorch+torchvision+python版本对应及环境安装

《pytorch+torchvision+python版本对应及环境安装》本文主要介绍了pytorch+torchvision+python版本对应及环境安装,安装过程中需要注意Numpy版本的降级,... 目录一、版本对应二、安装命令(pip)1. 版本2. 安装全过程3. 命令相关解释参考文章一、版本对

Windows系统下如何查找JDK的安装路径

《Windows系统下如何查找JDK的安装路径》:本文主要介绍Windows系统下如何查找JDK的安装路径,文中介绍了三种方法,分别是通过命令行检查、使用verbose选项查找jre目录、以及查看... 目录一、确认是否安装了JDK二、查找路径三、另外一种方式如果很久之前安装了JDK,或者在别人的电脑上,想

国内环境搭建私有知识问答库踩坑记录(ollama+deepseek+ragflow)

《国内环境搭建私有知识问答库踩坑记录(ollama+deepseek+ragflow)》本文给大家利用deepseek模型搭建私有知识问答库的详细步骤和遇到的问题及解决办法,感兴趣的朋友一起看看吧... 目录1. 第1步大家在安装完ollama后,需要到系统环境变量中添加两个变量2. 第3步 “在cmd中