太原科技大学 机械工程学院,山西 太原 030024
Zhi Jinning Huang Jialu Xin Yunsheng
School of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China
摘要:
随着移动机器人的广泛应用,路径规划效率已成为影响其作业性能的关键因素。针对移动机器人在动态的障碍物空间内路径规划的效率问题,本文提出一种基于改进采样和局部规划的批处理通知树算法(Batch Informed Trees,BIT*)。采用Kennard-Stone算法实现均匀采样,通过改进采样分布降低采样点的聚集性,提升全局探索能力。寻路阶段引入射线检测来控制搜索树扩展,在生成新边时主动避开障碍物,从而减少了低效扩展对路径规划的影响。在搜索树进行搜索的过程中进行路径快速优化,通过后处理策略有效减少了路径的转折点并优化全局路径。针对动态障碍物,本文设计了分层的路径规划方案。上层基于改进BIT*算法(K-BIT*)生成参考路径;下层则引入改进的Informed RRT*算法对动态障碍物进行局部重规划。在MATLAB仿真环境下构建障碍物空间,采用K-BIT*、BIT*、D-BIT*和Informed RRT*算法进行全局路径规划,并在动态环境下对比K-BIT*、D-BIT*和DGF-APF之间的动态规划效率。结果表明,K-BIT*算法路径长度更短,规划时间较D-BIT*减少13.7%,路径点比D-BIT*少9.7%;在动态环境下,K-BIT*相较D-BIT*,经过局部规划的路径缩短了0.368m,且标准差小于D-BIT*。验证了K-BIT*算法在动态障碍物空间的路径规划效率。