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移动机器人避障路径规划是智能机器人领域的核心问题之一。2012年全国赛D题聚焦这一关键技术,要求参赛者设计高效可靠的解决方案。典型的路径规划算法可分为全局规划和局部规划两大类。
全局规划方面,Dijkstra算法和A算法最为常见。这类算法需要预先获取完整的环境地图信息,通过图搜索寻找最优路径。Dijkstra采用广度优先策略保证找到最短路径,而A算法引入启发式函数提高搜索效率。
局部规划则适用于动态环境,人工势场法是典型代表。该方法将目标点设为引力源,障碍物设为斥力源,通过计算合力引导机器人运动。虽然计算简单实时性好,但容易陷入局部极小值。
实际应用中常采用分层架构:全局规划生成粗略路径,局部规划实时避障。近年来随着深度学习发展,基于强化学习的端到端规划方法也展现出强大潜力,但需要大量训练数据支撑。
路径规划算法的评估需综合考虑路径长度、平滑度、计算耗时等多个指标。在复杂动态环境中,还需要处理传感器噪声、定位误差等实际问题。