基于蟻群算法的移動機器人路徑規(guī)劃算法研究.pdf

1、移動機器人技術(shù)自上世紀60年代以來，經(jīng)歷40多年的發(fā)展已經(jīng)取得了長足的進步。而在污水處理廠，由于環(huán)境惡劣，某些工作不適合人工長期工作，這就對污水處理廠的自動化作業(yè)提出了很高的要求。污水處理廠巡檢機器人的研究正是基于此背景提出的。 移動機器人的路徑規(guī)劃是一種比較典型的優(yōu)化問題，本身具有復雜性、約束性、非線性等特點。而污水處理廠自身的狀況也很復雜，因此要想實現(xiàn)污水處理廠巡檢機器人的自主行進，就需要采用一種高效的路徑規(guī)劃算法。

2、 由于污水處理廠大環(huán)境基本是不變的，所以本文主要研究全局機器人路徑規(guī)劃問題。首先對目前機器人路徑規(guī)劃的發(fā)展現(xiàn)狀做了概述，總結(jié)各種算法的特點和發(fā)展趨勢。經(jīng)過對各種算法的比較研究后，決定采用基于蟻群算法的機器人路徑規(guī)劃。對蟻群算法基本原理，特征，幾種評價指標以及收斂性進行了詳細研究分析，在此基礎(chǔ)上引入遺傳算法，通過融合遺傳算法來提高蟻群算法的效率，避免陷入局部最優(yōu)，解決算法的收斂性問題。在具體設(shè)計時采用了最大-最小螞蟻系統(tǒng)，同時設(shè)計相向并行

3、搜索策略及相遇策略來提高蟻群初始種群生成速度，采用螞蟻回退策略來防止螞蟻落入“陷阱”，設(shè)計啟發(fā)式概率搜索公式提高螞蟻搜索速度，對最優(yōu)路徑進行平滑處理。在算法具體實現(xiàn)時，通過大量實驗來對蟻群算法本身各個參數(shù)進行分析研究，最終選擇最優(yōu)的參數(shù)組合來進一步提高算法的效率。 盡管機器人在污水處理廠的工作大環(huán)境基本是不變的，但是在實際條件下，其環(huán)境還是可能發(fā)生微小的變化，比如某些時候會有些車停在某個位置或者在跑動，真正的智能機器人需要能在環(huán)

4、境發(fā)生變化時同樣能做出正確的路徑規(guī)劃。所以本文最后研究了基于蟻群算法的局部路徑規(guī)劃，對動態(tài)避障蟻群預測算法及避障策略進行了探索研究。 在研究蟻群算法的基礎(chǔ)上，利用柵格法建立環(huán)境地圖，編寫了基于蟻群算法解決機器人路徑規(guī)劃的軟件。通過該軟件可以在環(huán)境地圖已知的情況下，快速規(guī)劃出一條最優(yōu)路徑。通過該軟件對改進蟻群算法及傳統(tǒng)蟻群算法路徑規(guī)劃進行了大量仿真實驗，經(jīng)過對實驗數(shù)據(jù)的詳細分析可以發(fā)現(xiàn)，改進蟻群算法綜合性能指標有所提高，算法在執(zhí)行