matlab代码实现人工势场算法

资 源 简 介

matlab代码实现人工势场算法

详 情 说 明

人工势场算法是一种常用于机器人导航和路径规划的经典方法，它通过模拟物理中的引力和斥力来引导机器人避开障碍物并到达目标位置。在航空航天领域，该算法同样适用于飞行器的轨迹规划。

### 算法核心思想

人工势场算法的关键在于构造两种虚拟力场： 引力场：由目标位置产生，吸引机器人向目标移动，通常随距离减小而增强。 斥力场：由障碍物产生，排斥机器人远离障碍物，作用范围有限。

机器人的运动方向由这两种力的合力决定。

### MATLAB实现要点

势场函数设计 引力函数通常设计为与机器人-目标距离成正比（如线性或二次函数）。 斥力函数需在障碍物附近显著增大，而在较远时趋近于零（如指数衰减或反比例函数）。

合力计算 遍历所有障碍物，叠加每个障碍物的斥力分量。 将目标引力与障碍物斥力的向量相加，得到最终运动方向。

迭代更新 在循环中实时计算机器人位置，并根据合力调整下一步移动。 需设置终止条件（如到达目标邻域或超过最大步数）。

### 扩展应用

动态障碍物：通过实时更新障碍物位置信息，适应移动障碍物场景。 局部最小值问题：引入随机扰动或虚拟目标点，避免机器人陷入力平衡点。

该算法在MATLAB中可通过向量化操作高效实现，适合快速验证路径规划策略。对于复杂环境，可结合其他算法（如A*或RRT）提升鲁棒性。