路徑規(guī)劃算法：基于黏菌優(yōu)化的機(jī)器人路徑規(guī)劃算法- 附matlab代碼
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? 內(nèi)容介紹
近年來，隨著工業(yè)4.0的興起，國(guó)內(nèi)外制造業(yè)都在積極進(jìn)行智能化的轉(zhuǎn)型升級(jí)。?作為生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的搬運(yùn)工———移動(dòng)機(jī)器人，其在制造業(yè)中的重要程度與日俱增。?作為移動(dòng)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)之一的路徑規(guī)劃技術(shù)，其在很大程度上決定了機(jī)器人本身乃至整條生產(chǎn)線智能化的水平，引發(fā)了國(guó)內(nèi)外專家的研究熱潮。?機(jī)器人的路徑規(guī)劃是指在滿足機(jī)器人工作條件的基礎(chǔ)上，盡可能地找到一條從初始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短且能避開障礙、保證自身安全的路徑。為此，針對(duì)路徑規(guī)劃問題，國(guó)內(nèi)外專家及學(xué)者們提出了許多經(jīng)典的算法，諸如A*算法、遺傳算法、模擬退化算法、啟發(fā)式搜索法、粒子群算法及蟻群算法等，它們都已應(yīng)用于機(jī)器人的路徑規(guī)劃研究中，并取得了較好的成果。
室內(nèi)環(huán)境柵格法建模步驟
1.柵格粒大小的選取
柵格的大小是個(gè)關(guān)鍵因素，柵格選的小，環(huán)境分辨率較大，環(huán)境信息存儲(chǔ)量大，決策速度慢。
柵格選的大，環(huán)境分辨率較小，環(huán)境信息存儲(chǔ)量小，決策速度快，但在密集障礙物環(huán)境中發(fā)現(xiàn)路徑的能力較弱。
2.障礙物柵格確定
當(dāng)機(jī)器人新進(jìn)入一個(gè)環(huán)境時(shí)，它是不知道室內(nèi)障礙物信息的，這就需要機(jī)器人能夠遍歷整個(gè)環(huán)境，檢測(cè)障礙物的位置，并根據(jù)障礙物位置找到對(duì)應(yīng)柵格地圖中的序號(hào)值，并對(duì)相應(yīng)的柵格值進(jìn)行修改。自由柵格為不包含障礙物的柵格賦值為0，障礙物柵格為包含障礙物的柵格賦值為1.
3.未知環(huán)境的柵格地圖的建立
通常把終點(diǎn)設(shè)置為一個(gè)不能到達(dá)的點(diǎn)，比如（-1，-1），同時(shí)機(jī)器人在尋路過程中遵循“下右上左”的原則，即機(jī)器人先向下行走，當(dāng)機(jī)器人前方遇到障礙物時(shí)，機(jī)器人轉(zhuǎn)向右走，遵循這樣的規(guī)則，機(jī)器人最終可以搜索出所有的可行路徑，并且機(jī)器人最終將返回起始點(diǎn)。
備注：在柵格地圖上，有這么一條原則，障礙物的大小永遠(yuǎn)等于n個(gè)柵格的大小，不會(huì)出現(xiàn)半個(gè)柵格這樣的情況。
目標(biāo)函數(shù)設(shè)定
原理
基于黏菌優(yōu)化的機(jī)器人路徑規(guī)劃算法是一種啟發(fā)式算法，借鑒了黏菌生物的行為和特性。這種算法可以應(yīng)用于機(jī)器人路徑規(guī)劃問題，以尋找最佳路徑。下面是該算法的基本步驟：
初始化：隨機(jī)生成一組菌落，每個(gè)菌落代表一條路徑。每個(gè)菌落由一系列節(jié)點(diǎn)組成，形成一個(gè)路徑。
評(píng)估：對(duì)每個(gè)菌落進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算路徑的適應(yīng)度。適應(yīng)度可以根據(jù)問題的具體情況來定義，例如路徑長(zhǎng)度、避障能力等。
信息素更新：根據(jù)評(píng)估結(jié)果，更新菌落上的信息素。信息素可以看作是菌落遺留在路徑上的標(biāo)記，用于指導(dǎo)后續(xù)菌落的選擇。
移動(dòng)：根據(jù)信息素和啟發(fā)式規(guī)則，移動(dòng)菌落。啟發(fā)式規(guī)則可以是根據(jù)路徑長(zhǎng)度選擇最優(yōu)節(jié)點(diǎn)、避免碰撞等。
重復(fù)以上步驟：重復(fù)執(zhí)行評(píng)估、信息素更新和移動(dòng)步驟，直到達(dá)到終止條件。終止條件可以是達(dá)到最大迭代次數(shù)或找到滿意的解。
通過不斷迭代和信息素的更新，菌落會(huì)逐漸聚集到最佳路徑周圍，從而找到機(jī)器人的最佳路徑。這種算法具有一定的自適應(yīng)性和全局搜索能力，能夠在復(fù)雜的環(huán)境中得到較好的路徑規(guī)劃結(jié)果。
? 部分代碼
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? 運(yùn)行結(jié)果
? 參考文獻(xiàn)
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