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中南大学学报(自然科学版)

Journal of Central South University

第40卷    第2期    总第186期    2009年4月

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文章编号:1672-7207(2009)02-0471-07
一种移动机器人三维路径规划优化算法
禹建丽1,程思雅1,孙增圻2,Kroumov V3

(1. 中原工学院 电子信息学院,河南 郑州,4510007;2. 清华大学 计算机系国家智能技术与系统重点实验室,北京,100084;3. 日本冈山理科大学 工学部电子工学科,日本 冈山,700-0005)

摘 要: 对移动机器人在三维工作环境中障碍物位置和形状已知条件下的全局路径规划问题进行研究。机器人的初始路径取为出发点到目标点的直线路径,引入人工神经网络结构和模拟退火温度定义路径能量函数;根据多面体形障碍物的形状特征设定各边界面不等的模拟退火初始温度,并且对路径点位于障碍物内、外的不同情况建立不同的运动方程;提出一种基于神经网络结构能量函数的路径规划算法及其优化算法,对所提路径规划算法进行仿真研究。研究结果表明,该算法是一种有效的移动机器人三维路径规划算法;算法计算简单,不存在组合爆炸问题;可避免路径规划的某些局部极小值问题;优化算法能够规划出移动机器人最短避障路径,并且可加快路径规划收敛速度。

 

关键词: 全局路径规划;能量函数;神经网络;模拟退火

An optimal algorithm of 3D path planning for mobile robots
YU Jian-li1, CHENG Si-ya1, SUN Zeng-qi2, Kroumov V3

1. Department of Electronics and Information, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China;2. Department of Computer Science and Technology, State Key Laboratory of Intelligent Technology and Systems, Tsinghua University, Beijing 100084, China;3. Department of Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Okayama University of Science, 1-1 Ridai-cho, Okayama 700-0005, Japan

Abstract:Global path planning was studied for a moving robot in a 3D environment filled with obstacles whose shapes and positions were known. An aggressive algorithm for path planning was presented. The obstacles were described by an energy function defined using neural networks. Different initial simulated anneal temperatures of each surface of objects can be set according to the shape of them. The different path generating equations were used, depending on the path points inside or outside the obstacles, which allows high speed of the calculations and fast convergence. The simulation results show that the computation is simple, some local minimum problems can be avoided, and the constructed path is optimal and piecewise linear.

 

Key words: global path planning; energy function; neural network; simulated annealing

中南大学学报(自然科学版)
  ISSN 1672-7207
CN 43-1426/N
ZDXZAC
中南大学学报(英文版)
  ISSN 2095-2899
CN 43-1516/TB
JCSTFT
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