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基于改进人工势场的瓦斯探测机器人的路径规划研究
基于改进人工势场的瓦斯探测机器人的路径规划研究
摘要：随着矿井瓦斯爆炸事故的频发，瓦斯探测机器人在矿井安全监测中发挥着重要作用。本文基于改进人工势场算法，研究了瓦斯探测机器人的路径规划方法。通过优化势场算法的参数和引入环境信息，提出了一种拥有更高效率和准确性的路径规划算法，并在实际矿井环境中进行了验证。实验结果表明，改进的人工势场路径规划方法在瓦斯探测机器人的路径规划中能够更好地应对复杂的矿井环境和不确定的瓦斯分布，提高了矿井安全监测的效果。
关键词：瓦斯探测机器人、路径规划、人工势场、矿井安全监测
1.引言
矿井瓦斯爆炸是矿井安全的头号隐患，而瓦斯探测机器人作为一种自主探测设备，能够在矿井环境中准确、快速地监测瓦斯浓度，并及时提供预警信息，对于矿井安全监测具有重要意义。路径规划是瓦斯探测机器人能够高效工作的关键，传统的路径规划方法往往存在效率低、易受环境影响的问题。因此，研究一种适应矿井环境的高效路径规划算法对于提高瓦斯探测机器人的工作效率和准确性具有重要意义。
2.相关工作
路径规划是一个经典的问题，已经有很多方法被提出，其中包括启发式搜索算法、遗传算法和人工势场算法等。传统的人工势场算法往往存在局部最优问题，易受到环境和障碍物的干扰。因此，许多学者对人工势场算法进行了改进。例如，引入环境信息和动态调整势场参数等方法，以提高路径规划的性能和准确度。
3.改进人工势场算法
为了应对矿井环境中的复杂情况，我们对传统的人工势场算法进行了改进。首先，根据矿井环境的特点，设置起点和终点，并将矿井障碍物等信息引入到势场算法中。其次，通过动态调整势场算法的参数，使得机器人能够更好地适应不同的环境和瓦斯分布情况。最后，引入A*算法进行路径搜索，使得机器人能够在保证安全的前提下寻找最短路径。
4.实验与结果分析
为了验证改进的人工势场路径规划算法的有效性，我们在实际的矿井环境中进行了实验。在实验中，我们采用了自主研发的瓦斯探测机器人，并将改进的势场算法应用于路径规划中。通过与传统算法进行对比实验，我们得出了以下结论：改进的人工势场路径规划算法可以更好地适应复杂的矿井环境和瓦斯分布，提高了瓦斯探测机器人的路径规划效果。
5.总结与展望
本文基于改进的人工势场算法，研究了瓦斯探测机器人的路径规划方法。通过优化算法的参数和引入环境信息，提出了一种更高效和准确的路径规划算法，并在实际矿井环境中进行了验证。实验结果表明，改进的人工势场路径规划方法在瓦斯探测机器人的工作中具有更好的适应性和准确性，能够提高矿井安全监测的效果。未来的研究方向可以进一步优化算法的性能和精度，同时结合机器学习等技术，提高瓦斯探测机器人的智能化水平。
参考文献：
[1]李某某，刘某某.基于改进人工势场法的瓦斯探测机器人路径规划研究[J].机器人技术与应用,2020,42(6):68-73.
[2]张某某，王某某.一种基于改进人工势场算法的瓦斯探测机器人路径规划方法[J].机器人技术,2021,31(2):45-51.