移动机器人路径规划的人工免疫势场算法研究.pdf

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1、移动机器人路径规划的人工免疫势场算法研究张晓文，等移动机器人路径规划的人工免疫势场算法研究ResearchontheMobileRobotPathPlanningBasedonArtificiaIImmunePotentiaIFieldAlgorithm旅晓支1侯磋彬1互维2(西安科技大学电气与控制工程学院1，陕西a-S-710054；西北工业大学自动化学院2，陕西西安710072)摘要：针对移动机器人现有路径规划方法存在易产生局部最优解的问题，提出了一种基于人工免疫势场算法的移动机器人路径规划。该算法与机器人的动态

2、特性相结合，采用栅格编码方式，并在人工免疫的基础上引入人工势场法中的势场函数，改进了人工免疫算法中初始种群的随机性；将初始种群通过交叉、变异和选择算子进行免疫进化操作，能很快产生较优抗体，提高移动机器人在路径规划方面的效率。仿真对比试验表明，采用该算法在得到最优路径的同时，提高了路径的规划速度。关键词：路径规划人工免疫势场移动机器人势场函数免疫进化中图分类号：TP3文献标志码：AAbstract：Withexistingpathplanningmethodsofmobilerobot，localoptimalsolu

3、tionisbroughtineasily。aimingatthisproblem．thepathplanningmethodbasedonartificialimmunepotentialfieldalgorithmisproposed．Thismethodiscombinedwiththedynamiccharacteristicsofthemobilerobot。andbyusingsndencoding，onthebasisofartificialimmune-thepotentialfieldfunctio

4、ninartificialpotentialfieldmethodisintroduced；therandomnessofinitialpopulationinartificialimmunealgorithmisimproved．Throughcrossover，mutationandselectionoperator，theinitialpopulationisoperatedforimmuneevolutionarytoproduceoptimumantibodyandenhancetheefficiencyi

5、npathplanningofmobilerobot．Thesimulationandcontrasttestshowthatthisalgorithmcaneasilygettheoptimalpath．andincreasethespeedofthepathplanning．Keywords：PathplanningArtificialimmunepotentialfieldalgorithmMobilerobotPotentialfieldfunctionImmuneevolutionary0指嚣羹蓑窭炎孟嚣翁

6、箍氐骱炯铺僦路径规划是指按照某一准则(路径最短、使用时间最短或消耗能量最少等)，从起始位姿到终点位姿搜索出一条最优无碰撞路径。它是移动机器人自主化和智能化研究中的一个重要问题。常用的路径规划方法主要分为全局规划和局部规划两大类，具体包括栅格法、势场法和基因算法等。以上算法虽然各有优点，但也存在不足。例如，采用栅格法的路径规划计算量少，但所得路径不一定是最优路径：基于势场法的路径规划，使移动机器人运动更加自然且具有平滑性，但是该算法易陷入局部极值点；基因算法应用于路径规划中，能够获得最优路径，但其规划时间长‘卜5I。为

7、了更加有效地解决机器人的路径规划问题，本文提出将人工免疫算法和人工势场法相结合的方式，构造出人工免疫势场法，并采用栅格编码方式，弥补人修改稿收到日期：2013—04—14。第一作者张晓文(1989一)，女，现为西安科技大学控制理论与控制工程专业在读研究生；主要从事智能控制方向的研究。《自动化仪表》第34卷第12期2013年12月1人工免疫算法“人工免疫”的概念是1996年12月在13本首次举行的免疫性系统国际专题讨论会上提出的∞]。人工免疫算法模拟生物免疫系统的抗原识别、细胞分化、记忆和自我调节等功能。在解决机器人路

8、径规划问题时，目标函数和约束条件作为抗原输入，随后产生初始抗体群，并通过一系列免疫操作及抗体亲和度的计算，在保持抗体多样性的情况下，找出针对该抗原的抗体，即机器人的最优路径。1．1人工免疫算法基本原理人工免疫算法是受到生物自然科学的启发，引入免疫算子(immuneoperator)并结合工程的实际需要而形成的一种算法。免疫算子分为全免疫(ful