[發明專利]基于狼群算法和人工勢場的移動機器人改進A*算法

有效

• 申請號: 202210091868.1
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114115301B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 韓旭;段書用;陸文濤;裴文良;趙熙灼;章霖鑫;徐福田
• 申請（專利權）人: 河北工業大學;中信重工開誠智能裝備有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 天津市鼎拓知識產權代理有限公司 12233
• 代理人: 劉雪娜

本申請提供一種基于狼群算法和人工勢場的移動機器人改進A*算法，該算法包括以下步驟：創建柵格地圖；根據A*算法，計算每個第二柵格的評價函數；釋放人工狼群；人工狼群包括由第一狼群和第二狼群組成的若干人工狼；從第二狼群中挑選出對應第二柵格的評價函數最低的m只人工狼并作為頭狼；將其余人工狼作為普通狼；對第一柵格施加斥力場，以使人工狼在搜尋時尋優方向傾向遠離障礙物；根據狼群算法以及斥力場，生成若干人工狼路徑，輸出最終路徑；該算法將A*算法與狼群算法結合，提高了搜索效率。同時通過對第一柵格施加斥力場，使得人工狼在搜尋尋優過程傾向遠離障礙物，避免產生局部最優。

技術領域

本公開一般涉及A*算法技術領域，具體涉及一種基于狼群算法和人工勢場的移動機器人改進A*算法。

背景技術

路徑規劃是自移動機器人誕生以來一直是重點研究的方向。路徑規劃即在給定環境中根據一個或多個評價指標，規劃出一條由起始點連接至目標點且符合機器人運動學的的無碰撞路徑。給定環境既可以是已經構建好并存儲在機器人存儲器中的外界環境，也可以是機器人感知外界環境后經過創建地圖模型后存儲的外界環境。路徑規劃常用的指標有最短距離，最短時間等；

A*算法又稱啟發式搜索，是一種靜態路網中求解最短路的直接搜索方法，其搜索時間相對較長；狼群算法是近幾年新誕生的啟發式算法，具有收斂速度快，精度高的特點，但其容易陷入局部最優。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供可解決上述技術問題的基于狼群算法和人工勢場的移動機器人改進A*算法。

第一方面本申請提供一種基于狼群算法和人工勢場的移動機器人改進A*算法，包括以下步驟：

創建柵格地圖；所述柵格地圖包括若干柵格，所述柵格包括用于表征障礙物的第一柵格和用于表征可通行區域的第二柵格；

根據A*算法，計算每個所述第二柵格的評價函數；

釋放人工狼群；所述人工狼群包括由第一狼群和第二狼群組成的若干人工狼，所述第一狼群放置于所述可通行區域的初始位置，所述第二狼群隨機放置在所述第二柵格上；

從所述第二狼群中挑選出對應所述第二柵格的評價函數最低的m只人工狼，并將其作為頭狼；將所述人工狼群中其余人工狼作為普通狼；

對所述第一柵格施加斥力場，以使所述人工狼在搜尋時尋優方向傾向遠離所述障礙物；

根據狼群算法以及所述斥力場，生成若干人工狼路徑；所述人工狼路徑的起點為所述初始位置，終點為目標獵物的位置；

輸出最終路徑，所述最終路徑為所述人工狼路徑中最短的路徑。

根據本申請實施例提供的技術方案，根據狼群算法以及所述斥力場，生成若干人工狼路徑的方法具體為：

s1：根據所述頭狼的位置以及所述斥力場，更新所述普通狼的位置；

s2：從更新后的所述人工狼群中挑選出對應所述第二柵格的評價函數最低的m只人工狼，并將其作為新的頭狼；

s3：遞歸步驟s1-s2，直至所述第二狼群中所有人工狼運動至所述目標獵物的位置；

s4：對應每個所述第二狼群中的人工狼，生成其對應的人工狼路徑。

根據本申請實施例提供的技術方案，步驟s1中根據所述頭狼的位置以及所述斥力場，更新所述普通狼的位置的方法具體為：

s11：根據公式（一）分別計算每只普通狼與每只頭狼的位置向量：

（一）；