人工势场程序

资 源 简 介

人工势场程序

详 情 说 明

人工势场算法是一种常用于机器人路径规划的经典方法，其核心思想是通过虚拟的“引力”和“斥力”来引导机器人从起点移动到目标点。这种方法模仿了物理学中的势场概念，目标点产生引力，而障碍物产生斥力，最终合力决定了机器人的运动方向。

引力场通常设计为随着机器人接近目标点而逐渐减小，确保机器人能够顺利到达终点。常见的引力计算方式采用与距离成正比的函数，比如二次函数或线性函数，使得引力平滑变化。

斥力场的作用是防止机器人碰撞障碍物。当机器人靠近障碍物时，斥力迅速增大，迫使机器人远离危险区域。斥力计算通常引入距离阈值，超出该范围则斥力为零，以减少不必要的计算开销。

人工势场的优势在于计算高效、实现简单，适用于实时路径规划。然而，它也存在局部极小值问题，即机器人可能在复杂环境中陷入势能陷阱而无法继续前进。针对这一缺点，研究者们提出了多种改进方法，如虚拟目标点、随机扰动等策略。

在实际应用中，人工势场算法常用于移动机器人、无人机导航以及自动驾驶等领域，结合其他路径优化方法（如A*算法、RRT等）可以进一步提升其鲁棒性和适应性。