第34卷第5期南京理工大学学报(自然科学版)

JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)

Vo.l34No.5基于模糊滚动RRT算法的移动机器人路径规划

康 亮,赵春霞,郭剑辉

(南京理工大学计算机科学与技术学院,江苏南京210094)

摘 要:研究了环境未知情况下的移动机器人路径规划问题,将快速扩展随机树(RRT)算法与基于滚动窗口的路径规划相结合,提出一种新的移动机器人路径规划算法,克服了RRT算法通

常只能在已知环境中进行移动机器人路径规划的限制。规划时只考虑窗口环境地图,提高了RRT算法规划效率,保证了算法的实时性。针对RRT算法路径规划缺乏确定性的问题,结合人类经验及模糊控制理论,以概率来随机取点,并引入启发式估价函数,使随机树易于朝目标点方向生长。同时运用回归分析生成新节点,增强了算法搜索未知空间的能力,避免了可能产生的局部极小。最后仿真实验验证了该算法的有效性。

关键词:移动机器人;路径规划;模糊控制;滚动规划;快速扩展随机树中图分类号:TP24 文章编号:1005-9830(2010)05-0642-07

PathPlanningBasedonFuzzyRollingRapidly-exploring

RandomTreeforMobileRobot

KANGLiang,ZHAOChun-xia,GUOJian-hui

(SchoolofComputerScienceandTechnology,NUST,Nanjing210094,China)

Abstract:Themobilerobotpathplanninginanunknownenvironmentisstudied.Therapidly-ex-ploringrandomtree(RRT)algorithmiscombinedwiththerollingpathplanningintheplanning,andanovelpathplanningisproposed.Itisperformedon-lineinarollingstyle,sothattheRRTa-lgorithmcanbeusedinpathplanningnotonlywhentheenvironmentisknownbutalsounknown.Onlythelocalenvironmentmapiscalculatedinplanningsoastoimprovetheplanningefficiency,andtherealtimeisguaranteed.OwingtolackofcertaintyinpathplanningofRRT,therandomconfigurationusingbothfuzzycontroltheoryandhumanexperienceisforcedtocoincidewiththede-siredareawithsomefiniteprobability.Thealgorithmhasintroducedtheheuristicevaluationfunctionsothattheexploringrandomtreewillgrowinthedirectionoftargetpoin.tTheregressionanalysis,whichavoidslocalminima,enhancesthecapabilityofsearchinganunknownspace.Themethode-ffectivenessisverifiedbysimulationresults.Keywords:mobilerobots;pathplanning;fuzzycontro;lrollingplan;rapidly-exploringrandomtree

收稿日期:2008-07-18 修回日期:2010-01-13

基金项目:国家 863 计划资助项目(2006AA04Z238);南京理工大学国防科技工业研究生创新基金(2007060007) 作者简介:康亮(1980-),男,博士生,主要研究方向:智能机器人、优化算法、路径规划,E-mai:lkangliang_0912@

yahoo.com.cn;通讯作者:赵春霞(1964-),女,教授,博士生导师,主要研究方向:移动机器人、人工智

能、模式识别,E-mai:lzhaochx@mai.lnjust.edu.cn。