MATLAB人工势场法机器人路径规划教学演示程序

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现了人工势场法的机器人路径规划算法，通过引力场与斥力场的叠加控制机器人运动轨迹，适用于移动机器人自主导航教学。代码结构清晰，注释详尽，适合初学者学习与实践。

详 情 说 明

基于人工势场法的机器人路径规划教学演示程序

项目介绍

本项目实现了一个基础的人工势场法路径规划算法演示程序，专门为移动机器人或无人车辆的自主导航教学而设计。程序通过构建引力场（引导机器人向目标点移动）和斥力场（使机器人避开障碍物）的叠加势场，计算合力方向来规划机器人的运动路径。

本程序特别针对初学者设计，提供了完整的算法流程可视化、分步骤注释说明和可调节的参数设置，帮助用户深入理解人工势场法的基本原理和实现过程。

功能特性

• 完整算法可视化：实时展示人工势场法的整个计算流程
• 教学注释系统：每个计算环节都有详细的分步骤注释说明
• 参数交互调节：提供可调节的算法参数设置界面
• 实时势场显示：动态显示势场分布和路径生成过程
• 典型问题演示：包含局部最小值问题等典型案例的专门演示
• 多维度输出：提供路径轨迹、势场分布图、性能指标和力分析报告

使用方法

1. 设置规划环境：

- 输入起点坐标 [x_start, y_start] - 输入目标点坐标 [x_goal, y_goal] - 定义障碍物信息（N×2矩阵，包含坐标和影响半径） - 设置环境边界范围 [x_min, x_max, y_min, y_max]

1. 配置算法参数：

- 引力增益系数：控制目标点吸引力强度 - 斥力增益系数：控制障碍物排斥力强度 - 最大迭代次数：限制算法运行次数 - 步长大小：控制每次移动的距离

1. 运行与观察：

- 启动程序后，观察实时生成的路径轨迹 - 查看势场分布等高线图（合力场、引力场、斥力场） - 分析输出的性能指标和势场力分解报告

系统要求

• MATLAB R2018b 或更高版本
• 支持图形显示功能
• 基本内存配置（推荐4GB以上）

文件说明

主程序文件集成了人工势场路径规划的核心功能，包括环境参数初始化、势场计算模块、路径规划引擎和结果可视化组件。具体实现了障碍物斥力场建模、目标点引力场生成、合力向量叠加计算、路径点迭代求解以及实时轨迹绘制等关键算法环节，同时提供参数调节界面和教学注释功能，支持典型问题案例的动态演示与分析报告生成。