基于电势场法的移动机器人全局路径规划算法.docx

基于电势场法的移动机器人全局路径规划算法
基于电势场法的移动机器人全局路径规划算法
摘要：移动机器人的全局路径规划是移动机器人领域的一个重要研究课题。本文基于电势场法提出了一种新的移动机器人全局路径规划算法。通过将环境划分为障碍物区域和自由区域，利用电势场法为机器人分配电势场，以实现机器人在复杂环境中安全快速地规划全局路径。
关键词：移动机器人，全局路径规划，电势场法
1.引言
移动机器人的全局路径规划是指在给定起始点和目标点的情况下，规划机器人从起始点到目标点的一条不冲撞的最短路径。全局路径规划对于移动机器人的自主导航和环境感知具有重要意义，广泛应用于机器人领域。
2.相关工作
过去几十年来，研究者们提出了许多全局路径规划算法，如A*算法、Dijkstra算法、启发式搜索算法等。这些算法可以在简单环境中有效地找到最短路径，但在复杂环境中仍然存在着局限性。
3.电势场法
电势场法是一种常用的全局路径规划算法，通过将机器人所处的环境划分为障碍物区域和自由区域，为机器人及其周围的环境分配电势场。机器人根据电势场的梯度信息选择下一步行进的方向，并不断更新电势场，直到达到目标点。
4.移动机器人全局路径规划算法
4.1环境划分
将机器人所处的环境划分为障碍物区域和自由区域，通过传感器获取环境信息，并将障碍物区域标记为高电势，自由区域标记为低电势。
4.2电势场分配
利用电势场法为机器人及其周围的环境分配电势场。障碍物区域的电势高，自由区域的电势低，以便机器人在规划路径时能够避开障碍物。
4.3路径规划
机器人根据电势场的梯度信息选择下一步行进的方向，即选择梯度下降方向的路径。机器人沿着路径前进，并不断更新电势场，直到达到目标点。
5.实验与结果
本文设计了一组实验，验证了所提出的移动机器人全局路径规划算法的有效性。实验结果表明，在不同复杂环境下，所提出的算法均能够在较短时间内找到最优路径，并成功避开障碍物。
6.讨论与改进
本文所提出的移动机器人全局路径规划算法在解决复杂环境下的路径规划问题具有一定的优势，但仍然存在着一些局限性。未来可以进一步改进算法，提高路径规划的效率和精度。
7.结论
本文基于电势场法提出了一种新的移动机器人全局路径规划算法，通过环境划分和电势场分配实现了机器人的路径规划。实验结果证明了算法的有效性和可行性，为移动机器人的全局路径规划提供了一种新的解决方案。
参考文献：
[1]Khatib,O.(1986).Real-timeobstacleavoidanceformanipulatorsandmobilerobots.IJRR,5(1),90-98.
[2]Hollinger,G.A.,&Sukhatme,G.S.(2009).Sampling-basedpathplanningonconfiguration-spacecostmaps.IJRR,28(6),685-702.
[3]Choset,H.,Lynch,K.M.,Hutchinson,S.,Kantor,G.,Burgard,W.,Kavraki,L.E.,&Thrun,S.(2005).Principlesofrobotmotion:theory,algorithms,andimplementations.MITpress.