改进遗传算法在移动机器人路径规划中的应用.pdf

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1、第28卷第4期计算机仿真2011年4月文章编号：1006-9348(2011)04—0193一03改进遗传算法在移动机器人路径规划中的应用石铁峰(广西机电职业技术学院，广西南宁530007)摘要：研究机器人路径规划问题，传统的遗传算法存在早熟收敛和收敛速度慢，影响路径规划的效率，针对移动机器人路径规划的难题，为-r提高路径规划的效率，提出一种基于遗传模拟退火算法的移动机器人最优路径规划方法。应用简化编码长度的技术简化了工作路径编码方式，对于基于遗传算法产生初始路径种群后的各路径的适应值进行评价。经

2、过多次交叉、变异，并借助模拟退火中Metropolis算法的随机移动准则制定了高效的温度更新函数。获得了从起始点到目标点的一条全局最优路径，并在MATLAB环境中进行了仿真。仿真果证明算法的收敛速度、搜索质量和最优路径规划效率都有了明显的提高。关键词：移动机器人；遗传算法；模拟退火算法；路径规划中图分类号：TP242文献标识码：BResearchonPathPlanningforMobileRobotBasedonImprovedGeneticAlgorithmSHITie—f．eng(Guang

3、xiTechnologicalCollegeofMachineryandElectricity，NanningGuangxi530007，China)ABSTRACT：Prematureandlowerconvergentspeedistwopuzzlingproblemsinapp

4、yinggeneticalgorithm，age-netieallysimulatedannealingalgorithmofoptimumpathplanningformobilerobotsisproposed．

5、Changingoftwo—di—mensionalcedesintoone—dimensionalcodesisadoptedtosimplifytheencodingpath．AninitializationpopulationWB8producedbasedOngeneticalgorithm，andthefitnessvalueofeachpathisevaluated．AnefficienttemperatureupdatingfunctionWnsdevisedthroughaseri

6、escrossoverandmutation．AndbyadoptingtherandommovingruleofMetropolisalgorithm，aglobaloptimalpathwasobtainedfromthestartingpointtothetargetpoint．Finally，thefeasi—bilityandefficiencyofthisalgorithm∽verifiedintheMatlabenvironmen．Thesimulationresultsdemons

7、tratethatthepmp∞edalgorithmhasachievedconsiderableimprovementsinconvergences肛!ed，searchqualityandthebestpathcomparedtothebasicgeneticalgorithm．KEYWORDS：Mobilerobot；Geneticalgorithm；Simulatedannealingalgorithm；Pathplanning1引言路径规划是研究移动机器人技术的一个活跃课题，所谓路径规

8、划是指移动机器人按照某一性能指标搜索一条从起始状态到目标状态的最优或次最优的无碰路径⋯。目前，很多学者对路径规划做了大量的研究并提出一些方法，有栅格法和人工势场法等H’3J，但这些算法都存在着一些不足，栅格法当空间增大时所需存储空间剧增，决策速度慢卜1；而人工势场法有可能产生极小路径点，使得机器人停滞不前，从全局上把握不了路径的质量"】。近年来，遗传算收稿日期：2010—04—20法由于它的优化能力已经被广泛应用于移动机器人路径规划的研究中瞪J。遗传算法把遗传算子引人到机器人学的研究领域，仿真结果

9、表明它对机器人运动路径的改善具有良好的效果。尽管遗传算法应用于机遗传算法是目前路径规划研究中应用较多的一种方法，但是遗传算法运算进化代数众多，占据较大的存储空间和运算时间，本身所存在的一些缺陷，如解的早熟现象、局部寻优能力差等，保证不了对路径规划的计算效率和町靠性的要求FJ。针对传统遗传算法的存在的问题，而模拟退火算法具有较强的局部搜索能力，所以把遗传算法与模拟退火相结合，提出一种遗传算法和模拟退火算法相结合的机器人路径规划方法。并进行了仿真实验，仿真结果表明使用该方法进行·—～1