基于优化蚁群算法的机器人路径规划
基于改进蚁群算法的农业机器人多田块路径规划方法与试验
基于改进蚁群算法的农业机器人多田块路径规划方法与试验在科技的大海里，每一项创新都像是一颗璀璨的星辰，照亮人类前行的道路。
今天，我要讲述的，是一个关于智慧农业和机器人技术的故事——一个如何利用改进的蚁群算法，为农业机器人在多田块环境中规划出一条高效、节能的路径的故事。
想象一下，一片广阔的农田，就像是一张巨大的棋盘，而农业机器人则是那些忙碌的小兵，它们需要在这棋盘上走出一条最优的路线。
传统的路径规划方法，就像是让这些小兵们在黑暗中摸索，不仅效率低下，而且容易走入死胡同。
但是，如果我们借鉴自然界中蚂蚁的智慧，又将是怎样一番景象呢？蚂蚁，这个看似微不足道的生物，却拥有着令人惊叹的寻路能力。
它们通过释放信息素来标记路径，并通过感知这些信息素的浓度来选择前进的方向。
这种群体智慧的结晶，被科学家们提炼为“蚁群算法”，并成功地应用于许多领域。
而如今，我们将其引入到农业机器人的路径规划中，无疑是一次大胆而富有创新的尝试。
改进后的蚁群算法，就像是为农业机器人装上了一双明亮的眼睛和一颗聪明的大脑。
它们能够实时地感知环境的变化，快速地计算出最优的路径。
这就好比是在一张复杂的迷宫图中，找到了一条从入口到出口的最短路线。
这样的路径规划，不仅提高了作业的效率，还大大减少了能源的消耗。
然而，任何一项技术的创新都不是一蹴而就的。
在实际应用中，我们还需要考虑诸多因素，比如地形的起伏、作物的生长状况、天气的变化等等。
这些不确定因素就像是道路上突然出现的障碍物，需要我们的农业机器人能够灵活应对。
因此，我们在改进蚁群算法的基础上，加入了自适应和学习能力，使得农业机器人能够在复杂多变的环境中游刃有余。
当然，任何一项技术的推广和应用都需要经过严格的测试和验证。
我们进行了一系列田间试验，将搭载了改进蚁群算法的农业机器人放入真实的农田环境中。
结果显示，这些机器人在多田块环境中的表现远超预期，它们能够准确地识别不同的田块，规划出合理的作业路径，并且在执行任务时几乎不留下任何遗漏或重复的区域。
基于蚁群算法全自主机器人路径规划研究
（ ｌ ， ｎＩ ｌ ， ｎ；， ｎ 分别 是对 平 面工作 ｉ ， …， ｊ ， …，， 和 ， — ２ ＝ ２ ｎ
环 境 的二 维划 分 维数 ） 为平 面环 境 中位 置 点 ｉ ｊ 与 之
１ 蚁群算法 的原理
蚁群算 法ｆ ： 自然界 中蚂 蚁的寻食 过程进 行 ３ 对
间 的距离 ； ｉ） ｔ － 位于 位置 点 ｉ 的蚂 蚁数 目； ｂｔ Ｎ刻 （为 处
刘祚 时 ，罗 爱华 ，彭建 云
ＬＵ Ｚｕ — ｈ 。 ＵＯ ． ｕ ． Ｉ ｏ ｓ ｉ Ｌ Ａｉ ａ ＰＥＮＧ ｉｎ ｙ ｎ ｈ Ｊａ ． ｕ
（ 江西理工大学 ， 赣州 ３ ０ ０ ４１ ０ ）
摘
要 ：蚁群 算法是一种源于大自然中生物世界的仿生类算 法 ，它模 仿昆虫王国中蚂蚁搜索食物的行
显然 ，有等 式ｗ 一 ｂ （ 。因为 在 初始 时刻 ， 条 。ｔ ） 每 路 径 的信 息素 轨迹 的量 都是 相 等的 ， 有 预设 条件 所
，．； ｃ
（） Ｃ，Ｃ是一 定 常量 。 ０＝
收稿 日期 ：２ ０ —６０ ０ ９０ —１ 作者简介：刘祚时 （９ ３一） １６ ，男， 教授 ，博士 ，研究方向： 勾人工智能 、车 辆工程 、软件 工程 。
２ 蚁群 算法的全 自主机器人路径规划
２１ 蚁 群 算法 的描述 ．
在 求 解 的过 程 中 ， 为 了对 蚁群 的 行 为 进 行仿
真 ，引入 以下 描 述符 号 ：ｗ 为 蚁群 中蚂蚁 的个数 ；
ｄ
．
研究 解决此 类问题 的蚁群算 法， 于扩 大蚁群 算法 的 对
应用 范 围具有 重要 意义 。
径 上 的信 息量却 会 随着 时 间的流 逝 而逐渐 消 减 ，最
基于蚁群算法的机器人全局路径规划的开题报告
基于蚁群算法的机器人全局路径规划的开题报告一、选题背景机器人在工业、农业、医疗等领域得到了广泛的应用。
机器人的路径规划是机器人移动的核心问题之一。
机器人路径规划技术主要分为局部路径规划和全局路径规划两种。
局部路径规划是指在已知的地图和机器人位置的情况下，通过运用不同的算法，生成机器人移动时的轨迹，保证机器人能够安全、高效地从当前位置移动向目标位置。
全局路径规划则是指在未知或部分未知环境下，机器人需要找到从起点到终点的全局最优路径。
蚁群算法是一种基于群体智能的优化算法，该算法的主要思想是通过模拟蚂蚁寻找食物的行为，使得种群中的个体在不断地移动和搜索中，最终找到全局最优解。
与其他基于群体智能算法相比，蚁群算法具有很强的全局搜索能力和优化能力。
因此，本文将研究基于蚁群算法的机器人全局路径规划方法，通过模拟蚂蚁寻找食物的行为，找到机器人从起点到终点的全局最优路径。
二、论文研究内容及意义2.1 研究内容本文主要研究在未知环境下基于蚁群算法的机器人全局路径规划，主要包括以下几个方面：1. 建立机器人运动的数学模型，确定机器人的运动方程和状态转移方程。
2. 基于蚁群算法，设计机器人的全局路径规划算法，通过模拟蚂蚁寻找食物的行为，找到机器人从起点到终点的全局最优路径。
3. 结合机器人的运动模型和路径规划算法，实现基于ROS的机器人路径规划系统，并对系统进行实验验证。
2.2 研究意义机器人路径规划技术与实际应用密切相关，对机器人的自主行动和任务执行具有重要意义。
本文基于蚁群算法研究机器人全局路径规划，将具有以下意义：1. 通过研究基于蚁群算法的机器人全局路径规划，使得机器人能够在未知环境中找到全局最优路径，提高了机器人的自主控制能力。
2. 设计基于ROS的机器人路径规划系统，有效地将理论研究应用到实际中去。
3. 本研究通过蚁群算法为机器人路径规划提供了一种新的思路和方法，具有一定的理论和实际参考价值。
三、研究方法本文主要采用以下几种研究方法：1. 理论分析法：分析机器人的运动模型和状态转移方程，推导蚁群算法应用于机器人路径规划的数学模型。
基于优化蚁群算法的机器人路径规划
（ １ ． Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｙ ｅ ｌ ｌ ｏ ｗ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ ０ ０ ０ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． ＭＥ Ｓ Ｎ ＡＣ ， Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ０ ４ ２ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｔ ｃ ｏ ｌ ｏ ｎ ｙ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｈ ａ ｓ ｓ ｌ ｏ ｗ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｓ ｅ ａ ｓ ｙ ｔ ｏ ｆ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｔ ｏ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｕ ｍ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｇ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｐ ａ ｔ ｈ ｐ ｌ ａ ｎ ｎｉ ｎ ｇ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｃ ｏ ｌ ｏ ｎ ｙ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ
ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍａ ｘ — Ｍｉ ｎ Ａ ｎ ｔ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｓ ｎ ａ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏｒ ｆ ｐ ｈ ｅ ｒ ｏ ｍ ｏ ｎ ｅ ｅ ｖ ａ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｅ ｄ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ
基于蚁群算法的机器人路径规划MATLAB源代码
基于蚁群算法的机器人路径规划MＡＴLAＢ源代码————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:基于蚁群算法的机器人路径规划MATＬＡB源代码基本思路是，使用离散化网格对带有障碍物的地图环境建模，将地图环境转化为邻接矩阵,最后使用蚁群算法寻找最短路径。
funｃtｉｏn [RＯＵＴES,PL,Ｔａu]＝ACASＰS(Ｇ,Ｔaｕ,Ｋ,Ｍ,S,E，Aｌpha,Bｅta，Rho,Ｑ）%％-------------------－-－-－------------－-------－－－--－-－--－------－-% ＡCAＳＰ.m%基于蚁群算法的机器人路径规划％GrｅenＳim团队——专业级算法设计&代写程序% 欢迎访问GrｅｅnSｉm团队主页→%% -－－----－-－－----－---－------－--－-－---－-－-----------－-----－－-－--－－％输入参数列表% Ｇ地形图为01矩阵,如果为1表示障碍物％Ｔａu 初始信息素矩阵(认为前面的觅食活动中有残留的信息素）％K 迭代次数（指蚂蚁出动多少波)% M 蚂蚁个数（每一波蚂蚁有多少个)% Ｓ起始点（最短路径的起始点)% Ｅ终止点(最短路径的目的点)％Alphａ表征信息素重要程度的参数% Beta 表征启发式因子重要程度的参数%Rｈo 信息素蒸发系数% Q 信息素增加强度系数％％输出参数列表% RＯUＴＥＳ每一代的每一只蚂蚁的爬行路线%PL 每一代的每一只蚂蚁的爬行路线长度％Tau 输出动态修正过的信息素%% ----－-－---－-－－－－－－-－变量初始化-－--－－-------－-－-－－---－----－-－----%ｌoaｄD=Ｇ２D(Ｇ);Ｎ=sizｅ（D,1);%Ｎ表示问题的规模(象素个数)MM=sｉzｅ(G,1);a=１;%小方格象素的边长Ｅx＝a*(mod(Ｅ，MM)－０.5);%终止点横坐标if Ｅx==-0.5Ｅx=MM-0．5;eｎdEy=a＊（MM+0.5－ceil(E/MM));％终止点纵坐标Eta=zeros（１,N);%启发式信息，取为至目标点的直线距离的倒数%下面构造启发式信息矩阵fｏr i=1:Nｉx=a*(mod(ｉ，MM）-0．５)；if ix==-0．5ix=MM-0.5;ｅnｄiy＝a*（MＭ+0．5-ceil(i/MM)）;iｆi~＝EEｔａ(1，ｉ)=１/((iｘ-Ex)^2+(iｙ-Ey）＾２)^０.5;ｅlｓeEta(1，i)＝1０0;endeｎdROＵTＥS＝cell（K,Ｍ);%用细胞结构存储每一代的每一只蚂蚁的爬行路线ＰL=zeros(Ｋ,Ｍ);%用矩阵存储每一代的每一只蚂蚁的爬行路线长度%％－--------－-启动K轮蚂蚁觅食活动，每轮派出M只蚂蚁------－－--－--------- ｆorｋ=１:Ｋ%diｓp(k);fｏｒm=1:M％% 第一步：状态初始化W=Ｓ;％当前节点初始化为起始点Path=S;％爬行路线初始化PLｋm=０;%爬行路线长度初始化ＴAＢUkm(S)=0;％已经在初始点了,因此要排除DD＝D；%邻接矩阵初始化%％第二步:下一步可以前往的节点ＤW=DD（W,:);DW1＝finｄ(DW<ｉnf）;ｆoｒj=1：length(DW１）ｉf TAＢUｋm(DW1(ｊ))==０enｄendLJD=ｆind(ＤW<ｉｎf）;%可选节点集Leｎ_ＬＪD=ｌeｎgｔｈ(LＪD);%可选节点的个数%% 觅食停止条件：蚂蚁未遇到食物或者陷入死胡同while W~=E&&Ｌeｎ_LJD>=1%%第三步：转轮赌法选择下一步怎么走PP=zｅros（1,Len_LJD);for i＝1:Lｅn_LJDendPＰ=PP/(ｓum(PＰ）);％建立概率分布Pcｕm=cumｓｕm（PP）;Sｅlｅcｔ＝find（Ｐcum＞=rａnd);to_vｉsit=ＬＪＤ(Seleｃｔ(1));%下一步将要前往的节点%% 第四步：状态更新和记录Path=[Path,to_visit］；%路径增加PLkm=PＬｋm+DD（Ｗ,tｏ_vｉsit）；%路径长度增加Ｗ=to＿viｓｉｔ;%蚂蚁移到下一个节点for kk＝1:Nif ＴABUkm(kｋ）==０DD（W,ｋｋ）＝inｆ;DD(kk,W)=inf;eｎｄenｄＴAＢUkm（Ｗ）＝0;％已访问过的节点从禁忌表中删除DＷ=ＤＤ(Ｗ,：);LJD=find（DW<inf）;%可选节点集Ｌen_LJD＝lenｇth(LＪＤ);%可选节点的个数end%% 第五步：记下每一代每一只蚂蚁的觅食路线和路线长度ROUＴES｛k,m}=Ｐaｔh；if Ｐaｔh(enｄ)==EPＬ(k,m)＝ＰLkm；elsePL（k，ｍ)=ｉnf;eｎdenｄ%% 第六步:更新信息素Ｄelｔa_Ｔau=zerｏs（Ｎ，N);%更新量初始化for m=1:MiｆPＬ(ｋ，m)<iｎfROＵT=ＲＯUＴES{k,m};TＳ=lｅngtｈ(ROＵT)-1;%跳数ＰL_ｋｍ=ＰL(k,m);for s=1:TＳx=ROUＴ(ｓ);y=ＲOUT(s+1）；Dｅｌtａ_Tａu(x,y）=Dｅlta_Tau（x，y）+Q/ＰL_km;Ｄｅlta＿Tau(y,ｘ)＝Ｄeｌta_Ｔau(ｙ,x)＋Ｑ／PL＿km；endeｎdｅndTau=(1-Rho).*Taｕ+Delｔa＿Tａu;％信息素挥发一部分，新增加一部分ｅｎd%% －---－－-------－－----－---－-－－绘图--－--－－－----－-----－-------－---－－ｐlotif=0;%是否绘图的控制参数if plotif＝=１%绘收敛曲线meａnPＬ=zeros(1，K）;mｉnPL=zerｏｓ(1,K);for i＝1:KPLK=PL（ｉ,:）;Noｎzｅro＝ｆinｄ(ＰLＫ<inｆ)；PLKＰLＫ=PLK(Nonzeｒo）;meａｎPL(i）＝ｍean(PＬKPLK);miｎＰL(i)=ｍin(PＬKPLK)；eｎdfｉｇure（1)pｌｏt(mｉｎPL);ｈold onｐｌot(meaｎPＬ）;grid onｔｉtle('收敛曲线(平均路径长度和最小路径长度）');xｌａｂel('迭代次数');ylaｂel（'路径长度＇）；%绘爬行图fｉｇuｒe(2)axis([0,MM,０,ＭM])forｉ=1:ＭMfor j=1：ＭMｉｆG(i，j）==1x1=j-1；y1=MＭ－ｉ;x2=j;ｙ２=MM-ｉ；ｘ3=j;y3=MM-i+1;ｘ4=j-1;ｙ4＝MＭ-i+１;fｉlｌ([x1,x２,ｘ3,x4]，[y1,y2，y3,y4],［０.2，０．2，０.2］）;hoｌd ｏnｅlsex１=j－1;y1=ＭM－i;x2＝j；y２=ＭM－i;ｘ３=ｊ；y3=MM－i+1;x4=j－1;y4=MM－i＋1;fill（[x１,x2,x3,ｘ4],[ｙ1,y２,y3,ｙ４],[1,1,1])；hold oｎendｅndeｎdhｏld ｏnROUＴ=ＲOUＴＥＳ｛Ｋ,M};Ｒx＝ROUT;Ｒy=ROUT;foｒii＝1：LENRＯＵTRｘ(iｉ)=a*(mod（ＲOUT(ii)，MM）-０.５）;if Rx(ii)＝=－0.5Rx(ii）=ＭM-0.5；enｄＲy(ｉi）＝ａ*（MM+0.5-ｃeiｌ(ROUT(ｉi）/MM））;enｄｐlｏt(Rｘ,Ｒy）endpｌotｉf2=0;%绘各代蚂蚁爬行图if pｌotif２=＝1ｆigｕre（3）axis([0,MM,0,MM]）for i=1:MＭｆｏr j=1:ＭMｉf G(ｉ，j)==１ｘ1=ｊ-１;ｙ１＝MM-i;x2＝j；ｙ2=MM-i;x4=ｊ-1;y4=MM-i+１;fill([ｘ1,x２，x3，x4]，[y1，y２,y３,y4]，[0.2,0.２,０.2])；ｈold ｏneｌｓex1=ｊ-1;y1=MＭ－ｉ；x2＝ｊ；y2=MM－i;x3=j;ｙ３=MM-i+1;x４=j-１;ｙ4=MＭ-i+１;fill([ｘ1，x2,ｘ3,ｘ4],［y1,y２,ｙ3，y４],［1，１，1]);hｏld onｅndeｎｄeｎｄfｏｒｋ=1：ＫPLK=ＰL(ｋ,：）;mｉnＰLK=mｉｎ(PＬK);ｐos=fiｎｄ(PLK==minPLK）；m=ｐos（1);ＲOUT=ROＵTＥS{k,ｍ};LＥNROUＴ＝lｅngｔh（ROUＴ);Rx=ROUＴ;Ｒy＝RＯUT;ｆor iｉ=1:ＬＥNRＯＵTRx（iｉ)=a*(moｄ(RＯUT（ii)，ＭＭ)-0．5);if Rx(ｉi)==-0．5Rx(ii）=MM-0.5;enｄRy(ii）=ａ*(MM+0.5-ceｉl(RＯUT(ｉｉ)／MＭ)）;enｄplot（Rｘ,Rｙ)hold oｎenｄend源代码运行结果展示。
基于优化蚁群算法的机器人路径规划
基于优化蚁群算法的机器人路径规划
郭琴;郑巧仙
【期刊名称】《湖北大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2023(45)2
【摘要】路径规划是移动机器人设计中的关键环节,蚁群算法能高效解决路径规划问题,但它也存在一些弊端,如收敛速度慢、容易陷入局部最优解等.针对这些问题,本研究提出一种改进蚁群算法,在传统蚁群算法的基础上,改进状态转移规则,增加周围障碍物数量影响因子,令蚂蚁尽量避开障碍物;增加角度影响因子,使得蚂蚁行走的路径更加平滑;同时运用精英蚁群策略,来改进蚁群算法易陷入局部最优解的问题.仿真实验结果表明,该算法在多种环境下,都能找到最优路径,且有较快的收敛速度,本研究提出的优化蚁群算法具有一定的可靠性和高效性.
【总页数】7页(P157-163)
【作者】郭琴;郑巧仙
【作者单位】湖北大学计算机与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP305.1
【相关文献】
1.基于参数优化蚁群算法的机器人路径规划研究
2.基于蚁群算法的机器人移动路径规划优化
3.基于蚁群算法的机器人移动路径规划优化
4.基于蚁群算法机器人路径规划优化研究
5.基于改进避障策略和双优化蚁群算法的机器人路径规划
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于蚁群算法的多目标路径规划研究
基于蚁群算法的多目标路径规划研究在现代社会，路径规划已经成为了人们生活的必需品。
无论是在城市导航、物流配送还是机器人自动导航等领域，都需要实现高效、准确的路径规划。
而蚁群算法则是一种非常有效的方法，可以在多目标路径规划中得到广泛应用。
本文将介绍基于蚁群算法的多目标路径规划研究。
一、路径规划路径规划是一种解决从起点到终点之间如何到达的问题。
在计算机科学中，路径规划是一种基本问题，针对不同的应用有不同的算法。
在实际应用中，进行路径规划时一般需要考虑多个因素，如路况、距离、时间、速度、安全等等。
因此，对多目标路径规划的研究具有重要的意义。
二、蚁群算法蚁群算法最初是受到蚂蚁觅食的行为启发而提出的。
在蚁群算法中，一群蚂蚁在寻找食物的过程中，会通过信息素的传递和蒸发来寻找最短路径，并最终找到食物。
这一过程可以非常好地应用于路径规划问题。
蚁群算法具有以下特点：（1）多个人工蚂蚁共同搜索蚁群算法是通过多个人工蚂蚁在搜索空间中移动，从而寻找目标的最优解。
（2）信息素在蚁群算法中，每个人工蚂蚁都会释放信息素，这些信息素会在搜寻过程中在路径上积累，蚂蚁会选择信息素强度大的路径来移动。
（3）正反馈在蚁群算法中，信息素的强度会随着蚂蚁的路径选择而发生变化，当某条路径被选择后，信息素的强度会增加，从而更有可能吸引其他蚂蚁选择这条路径。
三、多目标路径规划在多目标路径规划中，需要同时考虑多种因素。
例如，在城市导航中，既需要考虑最短距离，同时还需要考虑路况、道路拥堵等因素；在机器人自动导航中，既需要考虑路径的连贯性，同时还需要避开障碍物、保证安全等等。
传统的路径规划算法通常采用单一的评价函数，而对于多目标问题，通常采用Pareto最优解来解决问题。
其中，Pareto最优解指的是在多个目标之间不存在更好的解，而多个目标之间又相互独立。
四、基于蚁群算法的多目标路径规划应用基于蚁群算法的多目标路径规划方法原理简单、易于实现，并且可以较好地找到Pareto最优解。
基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划方法
基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划方法移动机器人路径规划是指在给定环境中，通过合理的路径选择机制，使机器人能够从起始位置达到目标位置。
蚁群算法（Ant Colony Optimization，ACO）是一种仿生优化算法，通过模拟蚂蚁在寻找食物过程中的行为来解决组合优化问题。
本文将基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划方法进行讨论。
首先，基本蚁群算法可以描述为：蚂蚁在过程中通过释放信息素来引导其他蚂蚁选择路径，蚂蚁选择路径的概率与路径上的信息素浓度有关。
因此，移动机器人路径规划可以将环境建模为一个图，图中的节点代表机器人可以经过的位置，边表示节点之间的连接关系，边上的信息素浓度表示该路径的选择概率。
然而，基本蚁群算法存在一些问题，如易陷入局部最优解、收敛速度慢等。
为了改进蚁群算法的性能，可以采取以下措施：1.引入启发式信息：在传统蚁群算法中，蚂蚁只通过信息素来选择路径，而没有考虑其他启发信息。
可以通过引入启发式信息，比如节点之间的距离、节点的拥挤程度等，来辅助蚂蚁选择路径。
启发式信息可以通过转化为边上的信息素浓度来体现，从而在路径选择过程中起到指导作用。
2.动态调整参数：传统蚁群算法中的参数，如信息素的挥发系数、信息素的增加量等，通常是固定的。
在移动机器人路径规划中，可以根据进程的需要，动态调整这些参数。
比如，可以根据过程中的信息素浓度变化情况来动态调整信息素的挥发系数，增强的全局性。
3.禁忌表策略：禁忌表策略是一种记忆性策略，通过记录已经过的路径信息，来避免蚂蚁陷入重复的情况。
在移动机器人路径规划中，可以采用禁忌表策略来记录已经探索过的路径，从而防止机器人陷入循环过程。
4.并行化计算：蚁群算法的过程涉及到大量的迭代计算，这些计算可以通过并行化来加速。
在移动机器人路径规划中，可以将蚁群算法的计算过程进行并行化处理，通过多个计算节点同时进行并交换信息，从而提高效率。
综上所述，基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划方法可以引入启发式信息、动态调整参数、禁忌表策略和并行化计算来提高规划算法的性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
定的性能指标搜 索一条从起 始点到 目标点近似最优的无碰路
ｌ 概 述
智能移动机器人导航主要包括定位、避障和路径规划 等
任务 。路径 规划问题 是移 动机 器人工作最重要 的基本环节之
一
的路 径规 划中 。
２ 问题描述及环境模型的建立
２１ 问题描 述 ． 移动机器 人最基本的路径规划 问题是在完全 已知 的静态 障碍物之 间，为机 器人寻找一条从给定 的起始点到 目标点的
ｐ ｔ ｐ ｍｉｉｇａ ｄｐ ｔ ｍｏｏｈ ｅ ｓ ａｈｏ ｔ ｚｎ ａ ｓ ｉ ｎ ｈ ｔ ｎ ｓ．
［ ｙｗｏｄ ］Ａｎ ｏｏｙＯ ｔ ｚｔ ｎＡＣ ； Ｋｅ ｒ ｓ ｔ ｌｎ ｐ ｍｉａ ｏ （ Ｏ）ＧＡＡａｇ ｒｈ ｐｔ ｌ ｎｎ Ｃ ｉ ｉ ｌｏ ｔｍ； ａ ｐａ ｉｇ ｉ ｈ ｎ
径。根据环境信息 已知程度的不 同，路径规划可分为 ２种类 型 ：（） １环境信息已知的全 局路径规划 ；（） ２环境信息未 知或部 分未 知，必须 用传感器进行实 时环境探测 以获取 障碍 物信息
的局部路径 规划 。路径规划算法 的计 算量取 决于 任务、环境 的复杂度 以及对规划路径 的质量要求 。 本文研究 的全局路径规划包括环境建模和路径搜 索策 略 ２个方面 。环境建模 的主要方法有可视 图法 、 自由空间法和
ｍａ ｉｇｕ ｅｏ ｉ ｉ ｉ ｏ ．ｎ ｔｉ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ， ｔ ｏ ｏ ｙＯｐ ｍｉａ ｏ （ ｋｎ ｓ ｆｇ ｄ ｄｖｓ ｎ Ｉ ｓ ｎ ｉ ｍｅ ｔ Ａｎ ｌｎ ｔ ｚ ｔ ｎＡＣＯ） ｓ ｓ ｄｔ ｏｐ ｔ ｌ ｎｎ ． ｈ Ｏ ｒ ｖ ｄｂ ｅ ｄ ａｏ ｒ ｉ ｈ ｏ Ｃ ｉ ｉ ｉ ｕ ｅ ｄ ａｈｐ ａ ｉ ｇ Ｔ ｅＡＣ ｉ ｉ ｏ ｅ ｙｔ ｅ ｆ Ｏ ｎ ｓ ｍｐ ｈｉ Ｇ ｎ ｔ ｇ ｒｔｍ（ Ａ） ＧＡ ａｇ ｒ ｈ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔｄ Ｓｍｕａｉｎ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ａ ｔｅｍｅｈ ｄ Ｃ ｆ ｃ ｖ ｌ ｒ ｖ ｅｓ ｅ ｄ ｏ ａｈｓ ａｃ ｉ ｇ ｅ ｅ ｃＡｌｏｉ ｉ ｈ Ｇ ， Ａ ｌｏ ｉ ｍ ｒ ｓｎ ｅ ． ｉ ｌ ｏ ｕｔ ｓ ｏ ｔ ｔ ｔｏ ａ ｅ ｅ ｔ ｅ ｉ ｏ ｅｔ ｅ ｆ ｔ ｅ ｒｈ ｎ ， ｔ ｓ ｔ ｅ ｓ ｈ ｈ ｎ ｉ ｙ ｍｐ ｈ ｐ ｐ
中圈分类号。 Ｐ４ Ｔ２
基 于优 化 蚁 群 算 法 的机 器人路 径 规 划
任春 明 ，张建勋
（． １ 南开大学信息技术与科 学学院，天津 ３ ０ ７ ；２ 天津 财经大学信息科 学与技 术系 ，天津 ３ ０ ２ ） ００ ． １ ０２２
摘
要：研究机器人导航 中的路径 规划问题 ，运用栅格法和 图论思 想建立 环境模 型，在 该模 型中通过蚁群算法进行路径 寻优，提 出用遗 传
维普资讯
第３ 卷 第 ｌ 期 ４ ５
Ｖ ３４ ｏＬ
・
计
算
机
工
程
２０ ０８年 ８月
Ａｕ ｕ ｔ ２ ０ ｇ ｓ ０ ８
Ｎ ｏ ｌ５ 。
Ｃｏ ｐ ｔ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｍ ｕ ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ
博士 论 文 ・
文章编号。１ ｏ－４８ ０８ ５ ００—０ 文献标识码。 ｏ —３ （ ０） — ０１ ３ ０ ２２ １ Ａ
算法 的思想 改进 已有蚁群 算法，即 Ｇ Ａ 算法 。仿真实验结果表 明，该算法能有效地提高机器 人的路 径搜索速度及路径优化 、路径平滑 等 Ａ
方 面 的指 标 。
关键词 ：优化 蚁群 算法；Ｇ Ａ 算法 ；路径规 划 Ａ
Ｒｏ ｏ ｔ ａ ｉ ｇ Ｂａ ｅ ｎ Ｉ ｐ ｏ ｅ ｔＣｏ ｏ ｙ Ｏｐ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｂ ｔ Ｐａ ｈ Ｐｌ ｎｎ ｎ ｓ ｄ ｏ ｍ ｒ ｖ ｄ Ａｎ ｌ ｎ ｔｍ ｚ ｔｏ
ＲＥＮ ｕ － ｎ ． Ｃｈ ｎ ｍｉ ｇ ＺＨＡＮＧ ｉｎ－ｕ Ｊａ ｘ ｎ （． ｏｌｇ ｆｎｏｍａ ｏ ｅｈ ｉａ ａｄＳ ｉｎ ｅＮａ ｋ ｉｅｓｔ， ｉｎｉ ０ ０ １ Ｃ ｌ ｅｏ ｆｒ ｔ ｎＴ ｃ ｎｃｌ ｎ ｃｅｃ ， ｎ ｍ Ｕｎｖ ｒ ｙ Ｔａ ｊ ３０ ７ ； ｅ Ｉ ｉ ｉ ｎ １ ２ Ｄ ｐｒ ｎ ｆ ｎｏ ａ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙＴａｊ ｉｅｓｙｏ ｉａ ｃ ｎ ｃｎ ｍｉｓＴａｊ ０ ２ ２ ． ｅ ａｔ ｔ ｆｒ ｔ ｎＳ ｉｎ ｅ ｄ ｃｎ ｌｇ ， ｉｎｉ Ｕｎｖ ｒｉ ｆ ｎｎ ｅａ ｄＥ ｏ ｏ ｃ， ｉｎｉ ３ ０ ２ ） ｍｅ ｏ Ｉ ｍ ｉ ａ Ｔ ｎ ｔ Ｆ ｎ ［ ｓ ａ ｔ ｈｓｐｐ ｒ ｉｌ ｅｅｒｈ ｓｈ ｒｂｅ ｏ ａｈｐａｎｎ ｎｎ ｖｇ ｔ ｎｏ ｂ ｔＴ ｅａｇ ｒｈ ｄ ｓｒ ｅ ｅｅｖｒｎ ｎ ｆ ｏｏ Ａｂ ｔ ｃ］Ｔ ｉ ａｅ ｎｙｒｓａｃ ｅ ｅ ｏ ｌｍ ｆ ｔ ｌ ｉｇｉ ａ ｉａ ｏ ｆ ｏ ｏ． ｈ ｌｏ ｔｍ ｅｃ ｂ ｓ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｂ ｔ ｒ ｍａ ｔ ｐ ｐ ｎ ｉ ｒ ｉ ｉ ｈ ｔ ｏ ｏｒ
并满足某些性能指标 ，或者 确定不存在这样的连接。
机器人 的路径规划 主要包括环境建模、路径搜索、路径 平滑等环 节 】 。建立环境模 型是机器人路径规划 的一个重 要 环节 。机器人 的工作空 间是一个现 实的物 理空间，而路径规
栅格法等 。与前 ２种方法相比 ，栅格 法具有精度高、易于 实 现 等特点 ，因此 ，被广泛采用 ０路径规划 的主要搜索策 略有