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改进A*算法的移动机器人路径规划

杨明亮 李宁

杨明亮, 李宁. 改进A*算法的移动机器人路径规划[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(5): 795-800. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220005
引用本文: 杨明亮, 李宁. 改进A*算法的移动机器人路径规划[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(5): 795-800. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220005
YANG Mingliang, LI Ning. Study on Mobile Robot Path Planning based on Improved A* Algorithm[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(5): 795-800. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220005
Citation: YANG Mingliang, LI Ning. Study on Mobile Robot Path Planning based on Improved A* Algorithm[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(5): 795-800. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220005

改进A*算法的移动机器人路径规划

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220005
基金项目: 

山西省重点研发计划 2020XXX010

详细信息
    作者简介:

    杨明亮(1976-), 教授, 博士, 研究方向为移动机器人路径规划, yangmingliang@tyust.edu.cn

  • 中图分类号: TP24

Study on Mobile Robot Path Planning based on Improved A* Algorithm

  • 摘要: 机器人在执行各种任务中需要具备运动控制、定位、建图与路径规划的能力, 针对传统A*算法在路径规划中容易陷入局部最优点和转折较多问题, 提出了一种改进A*(A-Star)和动态窗口法(Dynamic window approach, DWA)相结合的混合算法。移动机器人平台以激光传感器作为核心传感器, 获得环境的二维信息, 针对同步定位与建图问题, 改进了Lazy Decision算法提高回环质量、减少计算量。针对机器人在路径规划中存在的问题, 在A*算法中引入预测距离, 设定动态衡量启发式A*算法中的h(n)权重系数, 解决了使用A*算法扩展节点多、容易陷入局部最优的问题, 同时对路径规划中拐角进行修正, 有效地将路径规划时间降低14%。并在由运动底盘、2D激光雷达传感器和计算机运算平台组成的自主移动机器人系统试验平台上验证了方法的有效性, 不仅缩短运行时间、优化了路径复杂度, 还有效克服了传统路径规划中转折角多、转折角度大的缺点。
  • 图  1  A*算法示意图

    图  2  本文算法流程图

    图  3  传统A*搜索算法路径规划结果

    图  4  改进A*算法和DWA算法路径规划结果

    图  5  系统架构与工作流程

    图  6  ROS功能包在SLAM和路径规划上的应用

    图  7  移动机器人室内试验

    图  8  多障碍物路径规划试验

    表  1  改进前后算法性能指标的对比

    算法 运行时间/s 运行时间降低率/%
    改进前 90.64 -
    改进后 78.02 14
    下载: 导出CSV

    表  2  试验数据

    算法 路径规划平均耗时/s 到达目标点耗时/s 在障碍物前停滞时间/s 走过的路径长度/m
    本文 0.5 20 5 2.8
    原有 0.5 26 8 3.2
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2020-10-20
  • 刊出日期:  2022-05-01

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