检索结果-内蒙古大学图书馆

Journal of Measurement Science and Instrumentation 2024年

作者：王梦桥刘二林兰州交通大学机电工程学院

针对传统rrt(Rapidly-Exploring Random Tree)算法和双向rrt*算法在复杂环境下进行无人机路径规划时存在采样效率低、采样点随机性较强和规划的路径曲折等问题，提出了改进的双向rrt*算法。该算法首先采用目标导向策略引导采样点朝向目标... 详细信息

针对传统rrt(Rapidly-Exploring Random Tree)算法和双向rrt*算法在复杂环境下进行无人机路径规划时存在采样效率低、采样点随机性较强和规划的路径曲折等问题，提出了改进的双向rrt*算法。该算法首先采用目标导向策略引导采样点朝向目标点生成，然后人工势场作用于随机树节点可以避免跟障碍物碰撞，且减少了搜索路径的长度，随机树节点生长时还结合了无人机自身飞行约束，并通过结合三角划线法去除冗余节点策略和三阶B样条曲线对航迹进行平滑处理，使得规划出的路径更优。最后在复杂环境和动态环境中仿真实验，仿真结果表明：该算法有效提高航迹规划速度并缩短航迹长度，能很好的在复杂环境中生成一条安全、平滑且快速的航迹，可以应用于在线航迹规划。

关键词：复杂环境双向rrt*算法目标导向策略人工势场法三角不等式裁剪三次B样条曲线在线航迹规划

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基于改进双向rrt*算法的机器人路径规划

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山东科学 2021年第3期34卷 109-118页

作者：韩丰键邱书波李庆华刘海英齐鲁工业大学(山东省科学院)电气工程与自动化学院山东济南250353 齐鲁工业大学(山东省科学院)电子信息工程学院(大学物理教学部) 山东济南250353

针对双向快速搜索随机树(BI-rrt)算法在路径规划中存在目标导向性差、收敛速度慢、路径拐点多的问题,提出了一种改进BI-rrt算法。通过目标导向引导随机树更快朝向目标点生长,提高收敛速度。引入贪婪路径优化策略,有效减少路径拐点,提高... 详细信息

针对双向快速搜索随机树(BI-rrt)算法在路径规划中存在目标导向性差、收敛速度慢、路径拐点多的问题,提出了一种改进BI-rrt算法。通过目标导向引导随机树更快朝向目标点生长,提高收敛速度。引入贪婪路径优化策略,有效减少路径拐点,提高了路径规划算法的效率。同时提出了一种圆盘碰撞检测的算法,并在多个场景中用Matlab平台进行了圆盘移动机器人的路径规划仿真实验,实验结果验证了所提出算法的可行性和有效性。

关键词：路径规划双向rrt*算法贪婪算法收敛速度

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基于双向rrt改进算法的电力线路无人机巡检路径规划研究

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自动化应用 2023年第19期64卷 31-33,39页

作者：唐俊杰国网湖南省电力有限公司邵阳供电分公司湖南邵阳422000

电力线巡检开始引入巡检效率高、应用成本低的无人机巡检技术,但无人机巡检需要合理配置巡检路径。为有效增强无人机巡检路径规划效果,本文基于无人机电力线巡检路径规划问题和双向rrt*算法的基本原理,结合人工势场介绍一种双向rrt改进算... 详细信息

电力线巡检开始引入巡检效率高、应用成本低的无人机巡检技术,但无人机巡检需要合理配置巡检路径。为有效增强无人机巡检路径规划效果,本文基于无人机电力线巡检路径规划问题和双向rrt*算法的基本原理,结合人工势场介绍一种双向rrt改进算法,用于解决双向rrt*算法存在的随机性和计算量均相对较大的问题,从而提高算法寻优精度和加快路径规划速度。此外,通过仿真分析方法进行rrt算法、双向rrt*算法、双向rrt改进算法的实验对比,实验结果证明,双向rrt改进算法具有更强的应用优势。

关键词：双向rrt*算法人工势场算法改进电力线巡检路径规划

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基于改进双向rrt的无人艇局部路径规划算法研究

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中国造船 2020年第1期61卷 157-166页

作者：向金林王鸿东欧阳子路易宏上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学海洋智能装备与系统教育部重点实验室上海200240

以高速航行的无人艇迅速规划出较优的局部避障路径为目标,提出一种基于改进双向rrt的无人艇局部路径规划算法。针对传统双向rrt*算法随机性过强,规划的路径往往曲折较多的问题,对每一个新延伸的节点施加转角约束。针对传统双向rrt*算法两... 详细信息

以高速航行的无人艇迅速规划出较优的局部避障路径为目标,提出一种基于改进双向rrt的无人艇局部路径规划算法。针对传统双向rrt*算法随机性过强,规划的路径往往曲折较多的问题,对每一个新延伸的节点施加转角约束。针对传统双向rrt*算法两棵树经常不能平滑连接的问题,在主动连接点施加转角约束及距离约束。还提出了一种新的动态步长策略。仿真结果表明,用改进算法规划的路径质量更好,算法收敛时间更短。

关键词：无人艇转角约束双向rrt*算法动态步长

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基于双向rrt的风电场巡检路径规划算法

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自动化技术与应用 2025年第3期44卷 25-28页

作者：胡晓虎白永忠李旭王海曹俊磊刘洪顺国网冀北张家口风光储输新能源有限公司山东信诚同舟电力科技有限公司

由于风电场巡检难度大、影响因素多,导致巡检效果不理想,为此提出基于双向rrt的风电场巡检路径规划。对双向rrt*算法中的随机树初始化处理,利用随机树的“连接”和“生长”过程,搜索无人机巡检路径;然后导出无人机巡检多条路径,通过平滑... 详细信息

由于风电场巡检难度大、影响因素多,导致巡检效果不理想,为此提出基于双向rrt的风电场巡检路径规划。对双向rrt*算法中的随机树初始化处理,利用随机树的“连接”和“生长”过程,搜索无人机巡检路径;然后导出无人机巡检多条路径,通过平滑处理和优化,消除冗余点和冗余路径,在转角约束条件下得到起点与终点之间的最优导航路径,实现路径规划。测试表明,所提方法可花费最少路径搜索的时间得到最优的巡检导航路径,能指导无人机以最短路径从起点行驶到终点,快速且精准完成巡检工作。

关键词：双向rrt路径规划算法风电场巡检转角约束条件平滑处理

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基于多次采样启发式策略的改进rrt路径规划算法

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计算机测量与控制 2024年第7期32卷 280-287页

作者：左国玉关海山郑榜贵北京工业大学信息学部北京100124 北京计算智能与智能系统重点实验室北京100124

在路径规划领域,快速探索随机树(rrt)算法是机械臂解决复杂环境中的路径规划问题的重要工具,然而其纯随机的采样环节导致大量的无效或低效尝试,浪费了计算资源;为解决此问题,提出一种基于多次采样启发式策略的改进rrt算法(MH-rrt);利用... 详细信息

在路径规划领域,快速探索随机树(rrt)算法是机械臂解决复杂环境中的路径规划问题的重要工具,然而其纯随机的采样环节导致大量的无效或低效尝试,浪费了计算资源;为解决此问题,提出一种基于多次采样启发式策略的改进rrt算法(MH-rrt);利用启发式函数评估多个采样点的代价值,选择代价值最低的采样点,引导路径树更快地向目标点生长;将启发式函数策略类似地有效改进了rrt*算法和双向rrt*算法;深入探讨不同参数对改进算法性能的影响,并确定最优参数组合;实验结果表明,改进算法在路径搜索时间、路径长度以及采样点数量等方面均能取得显著提升,提高了路径规划的有效性。

关键词：路径规划启发式函数 rrt算法 rrt*算法双向rrt*算法

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经颅磁六轴机械臂运动学分析与路径规划

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机床与液压 2023年第21期51卷 43-49页

作者：嵇长委尚会超韩鑫磊付晓莉李志强中原工学院机械工程学院河南郑州450007 河南翔宇医疗设备股份有限公司河南安阳455000

目前,经颅磁治疗仪治疗方式主要以人工为主,时间强度大、成本高,严重制约着国内经颅磁产业的发展。为此,根据GB 2428—1998《成年人头面部尺寸》,设计一款智能经颅磁六轴机械臂,可以代替人工手持工作,特点是工作强度高、治疗时间安排灵... 详细信息

目前,经颅磁治疗仪治疗方式主要以人工为主,时间强度大、成本高,严重制约着国内经颅磁产业的发展。为此,根据GB 2428—1998《成年人头面部尺寸》,设计一款智能经颅磁六轴机械臂,可以代替人工手持工作,特点是工作强度高、治疗时间安排灵活。机械臂整体建模采用SolidWorks三维软件,依据改进的D-H参数法,结合MATLAB软件中Robotics Toolbox工具箱,建立机械臂的运动学模型,推导机械臂正、逆运动学方程并求解。以此经颅磁六轴机械臂为研究对象,搭建半仿真试验平台对其进行蒙特卡罗法工作空间仿真和路径轨迹规划仿真。应用双向rrt*算法产生无碰撞路径点,对生成的3段治疗轨迹运用多项式插值函数进行拟合。最后输出整个路径轨迹及各关节的角位移、角速度、角加速度等相关运动参数随时间变化的曲线。分析所得结果可知,该六轴机械臂可以满足经颅磁治疗仪高精度、高效灵活、平稳工作的要求。

关键词：运动学分析工作空间路径规划双向rrt*算法

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面向园区的智能车路径规划及避障策略研究

面向园区的智能车路径规划及避障策略研究

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作者：贺晨辰合肥学院

学位级别：硕士

智能驾驶技术集合了传感器、计算机、人工智能、通信、导航定位、模式识别、机器视觉、智能控制等多门前沿学科,对于化工园区自主巡检、城市道路交通、矿山智能作业以及城市环卫等产业的智能化技术发展起到了决定性的影响。智能驾驶的... 详细信息

智能驾驶技术集合了传感器、计算机、人工智能、通信、导航定位、模式识别、机器视觉、智能控制等多门前沿学科,对于化工园区自主巡检、城市道路交通、矿山智能作业以及城市环卫等产业的智能化技术发展起到了决定性的影响。智能驾驶的核心技术可分为感知、决策、执行三个层面,而路径规划则是其核心技术之一。现阶段,相较于车况复杂以及车速较高的城市道路场景而言,封闭的化工园区巡检以及固定区域内的智能配送等非机构化道路,复杂多变的道路类型和天气类型都会导致感知受限,并对智能车的路径规划产生较大的影响。因此,本文以园区内的巡检智能车为主体,针对封闭园区内的非结构化道路的路径规划进行研究,主要的研究内容如下:首先,针对阿克曼结构的巡检车辆进行运动学分析,建立车辆运动学模型。根据阿克曼结构的车辆转向特点,将运动学模型简化为包含前轮转角的“二轮自行车”模型,并分析得到车辆最大转角和曲率约束限制。在此基础上,分析园区运行环境并对比主流环境建模方法,选取占据栅格图作为环境模型。其次,研究基于车辆运动学模型的路径规划,详细阐述了传统rrt算法的路径规划原理,并在此基础上,提出改进的双向rrt*算法。在双向rrt节点扩展中引入车辆的运动学约束,在去除路径上冗余节点的基础上,使用三次B样条曲线得到平滑引导路径,从而缩短了路径长度并优化了路径质量。再次,针对智能车循迹过程的避障问题,在全局路径规划的基础上,研究车辆的局部路径规划和避障策略。提出建立车辆转角约束模型,获得车辆的前轮转角范围,在VFH+算法中引入改进的双向rrt*算法生成的全局路径,并根据车辆的转角限制来筛选候选方向的取值,并修改VFH+算法的代价函数并提高引导路径方向的权重,保证生成的路径避开死区位置的同时,能够避开环境中的未知障碍物,从而改善VFH+算法易陷入环境死区的问题。最后,构建实车试验验证硬件和软件平台,在软件平台上工程化实现了双向rrt路径规划算法和改进的VFH+避障策略,并进行了封闭园区环境下的实车道路试验。结果表明在低速场景下的智能车路径规划中,能够有效的避免陷入环境死区,保证规划的路径能够到达目标位置且满足车辆的转角约束条件。

关键词：智能车路径规划双向rrt*算法 VFH+算法避障策略

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基于单目视觉的经颅磁治疗仪机械臂研究

基于单目视觉的经颅磁治疗仪机械臂研究

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作者：嵇长委中原工学院

学位级别：硕士

近年来,机器人、人工智能、大数据分析等先进技术在医疗康复行业中广泛应用,可以将治疗过程中的人为因素引起的干扰和误差降到最低,大幅度提高治疗效果和治疗效率。医疗机器人作为新一代手术治疗方式,逐渐应用到医学多个分支。经颅磁治... 详细信息

近年来,机器人、人工智能、大数据分析等先进技术在医疗康复行业中广泛应用,可以将治疗过程中的人为因素引起的干扰和误差降到最低,大幅度提高治疗效果和治疗效率。医疗机器人作为新一代手术治疗方式,逐渐应用到医学多个分支。经颅磁治疗作为一种重要的物理治疗方式,对精神类和神经类疾病有着显著的治疗效果。目前,经颅磁治疗的方式仍然是以人工为主,劳动强度大、治疗成本高,严重制约着国内经颅磁产业的发展。为提高经颅磁治疗自动化水平,本文先设计了一款基于单目视觉的经颅磁治疗仪六轴机械臂,并以此机械臂为研究对象进行研究分析,从而帮助医生实现更加精准、安全、可控的治疗。首先,分析经颅磁机械臂各个部分的运动关系和位姿变化,采用改进的D-H参数方法,以建立机械臂的数学模型,并通过正、逆运动学求解计算机械臂末端执行器在空间的位置、姿态以及机械臂的关节角度等信息。其次,设计单目视觉采集系统,采用张氏标定法和标记物方式对相机和人体头颅穴位进行标定。依据相机成像模型建立不同坐标系之间的关系模型,实现图像像素点与世界坐标的坐标转换,通过像素坐标的计算、图像分析和坐标转换,实现在三维世界中对图像进行分析和处理。然后,对比传统、采样、智能三种常见路径规划算法,选择合适的规划算法。对研究机械臂碰撞检测问题上,介绍了两种常见的碰撞检测方法原理,并提出本文的碰撞检测策略。同时,根据治疗医师的治疗策略分析机械臂的工作过程,对头颅治疗点进行穴位顺序规划,从而得出机械臂的路径规划方案。最后,以经颅磁六轴机械臂为研究对象,结合Matlab软件的Robotics Toolbox工具箱插件,搭建半仿真试验平台,开展蒙特卡洛法工作空间仿真和路径轨迹规划仿真。应用双向rrt*算法产生无碰撞路径点,对生成的三段式治疗轨迹运用多项式插值函数进行拟合,输出机械臂路径轨迹以及6个关节的角度、角速度、角加速度等相关运动参数随时间变化的曲线信息图。分析所得结果表明,该六轴机械臂可以实现精准定位、自主导航、自主检测、自主规划、实时反馈等功能,提高了治疗效果,同时也代替医护人员完成一些重复性、繁琐的工作,提高了工作效率。

关键词：机械臂运动学机器视觉路径规划仿真实验研究双向rrt*算法

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智能步长对rrt算法及其改进算法的影响

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林业机械与木工设备 2022年第12期50卷 59-63页

作者：黄元徐志博孙浩博岳一杰万芳新甘肃农业大学机电工程学院甘肃兰州730070

对于果园机器人,路径规划是实现其作业目的的基础。为解决传统rrt算法及相关改进算法存在的路径规划质量低、搜索时间长、生成路径平滑度低等问题,提出一种用智能步长代替固定步长的方法。将步长作为变量,随机树扩展时步长随环境变化而... 详细信息

对于果园机器人,路径规划是实现其作业目的的基础。为解决传统rrt算法及相关改进算法存在的路径规划质量低、搜索时间长、生成路径平滑度低等问题,提出一种用智能步长代替固定步长的方法。将步长作为变量,随机树扩展时步长随环境变化而变化。仿真试验表明,智能步长算法对rrt算法影响较小,但可显著提升rrt~*算法与双向rrt~*算法的路径规划质量。在路径长度近似相同情况下,所需时间分别缩短8.62%,7.96%,同时改进算法所得路径相较传统算法平滑度更高。

关键词： rrt~*算法双向rrt~*算法路径规划

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