改进RRT-Connect算法的机器人路径规划研究

TP242.6; 针对标准RRT-Connect算法在路径规划中存在的路径冗长、转折较多和区域通过性欠缺问题,提出了一种新的改进RRT-Connect算法(TRRT-Connect).采用改进RRT算法搜索并添加一个中间根节点,实现同时扩展四棵随机树,加快算法收敛速度.在随机点的选取上使用目标偏置策略,在新节点的生成上叠加引力场,同时融合贪婪搜索策略.结合新的动态步长调节方法,通过识别扫描区域内障碍物的个数动态选择合适的步长.对生成的初始路径使用双向剪枝优化方法,加快剪枝效率,剔除路径上的冗余节点.对路径转折处进行光滑处理,减少路径转折.在三种不同环境地图中进行仿真对比实验,结果表明,TRRT...

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Published in计算机科学与探索 Vol. 19; no. 2; pp. 396 - 405
Main Authors 陈志澜, 唐昊阳
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 上海建桥学院 机电学院,上海 201306 01.02.2025
上海海洋大学 工程学院,上海 201306
Subjects
RRT-Connect算法
动态步长调节
双向剪枝优化
dynamic step size adjustment
path planning
bidirectional pruning optimization
路径规划
RRT-Connect algorithm
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ISSN1673-9418
DOI10.3778/j.issn.1673-9418.2404005

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Summary:TP242.6; 针对标准RRT-Connect算法在路径规划中存在的路径冗长、转折较多和区域通过性欠缺问题,提出了一种新的改进RRT-Connect算法(TRRT-Connect).采用改进RRT算法搜索并添加一个中间根节点,实现同时扩展四棵随机树,加快算法收敛速度.在随机点的选取上使用目标偏置策略,在新节点的生成上叠加引力场,同时融合贪婪搜索策略.结合新的动态步长调节方法,通过识别扫描区域内障碍物的个数动态选择合适的步长.对生成的初始路径使用双向剪枝优化方法,加快剪枝效率,剔除路径上的冗余节点.对路径转折处进行光滑处理,减少路径转折.在三种不同环境地图中进行仿真对比实验,结果表明,TRRT-Connect算法与标准RRT-Connect算法相比较,在路径长度、迭代次数和节点数上有较大改善,在密集障碍物区域的通过性较好,路径更加光滑且无转折,证明了该算法的有效性.同时将TRRT-Connect算法应用于现场实例仿真中,使得移动机器人的运输路径长度相较于传统固定路径降低了15.4%,且路径光滑,进一步验证了该算法的实用性.
ISSN:1673-9418
DOI:10.3778/j.issn.1673-9418.2404005