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多向人工势场法引导的RRT-Connect路径规划算法研究 认领 引用 被引量：1
1
作者 丁建军 梁甲杭 +3 位作者 胡志明 章超 叶子安 孙超 《机电工程》 CAS 北大核心 2026年第3期499-513,共15页
针对快速随机扩展树(RRT-Connect)算法的随机性强、搜索效率低、路径规划时间长的问题,提出了一种面向机械臂的多向人工势场法引导的RRT-Connect路径规划算法。首先,引入了多向随机树拓展策略,在初始节点与目标节点连线中点选取了第三... 针对快速随机扩展树(RRT-Connect)算法的随机性强、搜索效率低、路径规划时间长的问题,提出了一种面向机械臂的多向人工势场法引导的RRT-Connect路径规划算法。首先,引入了多向随机树拓展策略,在初始节点与目标节点连线中点选取了第三节点作为根节点,增加了随机树的连接概率;其次,在路径拓展过程中融入了虚拟人工势场法,构建了复合势场函数,该函数将环境信息转化为具有梯度特征的势能空间,其中,引力场结合路径平滑度约束与运动学模型生成了渐进优化的轨迹牵引力,引导随机树向目标节点拓展;斥力场梯度通过自适应参数动态调整,形成了柔性避障区域,实时感知障碍物,提高了算法的收敛速度与避障能力;最后,在二维平面与三维空间环境下进行了仿真分析,还进行了实物抓取实验,验证了该算法的性能。研究结果表明:相较于传统RRT-Connect算法,多向人工势场法引导的RRT-Connect算法的路径平均节点数减少了54.36%,平均路径长度降低了10.23%,路径规划运行时间缩短了53.12%;此外,将该算法结合视觉抓取网络GR-ConvNet,开展了路径规划与实际抓取试验,该算法的路径规划长度减少了15.97%,规划运行时间缩短了51.74%,平均迭代次数降低了27.63%。该算法显著提升了路径规划的效率与稳定性,可为机械臂实现高效自主路径规划提供有力支撑。 展开更多
关键词 机械臂 运动学建模 多向随机树 人工势场法 快速随机扩展树算法
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基于改进RRT-Connect算法的路径规划设计 认领 引用
2
作者 魏芳波 冯吴穹 +1 位作者 杨佳敏 王卓银 《武夷学院学报》 2026年第3期76-84,共9页
针对传统RRT算法在复杂环境中搜索效率低、路径冗长和曲折的问题,提出在RRT-Connect算法基础上融入人工势场和动态步长的改进方法。该方法将目标点视为引力源,障碍物视为斥力源,提高搜索导向性,实现快速路径规划,同时引入动态步长自适... 针对传统RRT算法在复杂环境中搜索效率低、路径冗长和曲折的问题,提出在RRT-Connect算法基础上融入人工势场和动态步长的改进方法。该方法将目标点视为引力源,障碍物视为斥力源,提高搜索导向性,实现快速路径规划,同时引入动态步长自适应调节步长,优化路径。实验结果表明:与传统RRT算法和传统RRT-Connect算法相比,改进后的算法在规划时间和路径长度上均有较大改善,展现出更优的性能,显著提高路径规划的效率。 展开更多
关键词 改进RRT-Connect算法 路径规划 人工势场法 轨迹优化
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改进RRT-Connect的机械臂路径规划算法研究 认领 引用
3
作者 李明明 刘广 《制造技术与机床》 CAS 北大核心 2026年第7期63-72,共10页
针对机械臂路径规划中快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法存在的规划效率偏低、迭代次数冗余和节点冗余度高等问题,提出一种基于三棵树协同增长机制的改进路径规划算法。改进算法采用起点相连树、中心扩展树和终点... 针对机械臂路径规划中快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法存在的规划效率偏低、迭代次数冗余和节点冗余度高等问题,提出一种基于三棵树协同增长机制的改进路径规划算法。改进算法采用起点相连树、中心扩展树和终点相连树的三树协同架构,同步构建起点相连树与终点相连树,实现向中心树的双向协同靠拢;设计适配性限定采样空间并融合目标偏置扩展技术,显著提升树节点生成的有效性与生长的定向性;路径生成后,采用反向搜索剪枝完成路径粗优化,结合正向插值剪枝实现路径精优化,通过二者协同作用缩短路径长度,最终采用三次B样条曲线完成路径平滑处理。基于Matlab和机器人操作系统2(Robot Operating System 2,ROS2)平台的MoveIt2的三维随机地图仿真实验表明,与传统算法相比,改进算法在路径长度略微减少的前提下,规划时间缩短40%~70%,迭代次数减少50%~70%,有效提升机械臂避障路径规划的效率和质量。 展开更多
关键词 机械臂 三维路径规划 RRT-Connect算法 目标偏置策略 路径剪枝策略
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碰撞地图指导的RRT-Connect路径规划研究 认领 引用
4
作者 冯永利 张宝增 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2026年第7期138-145,155,共8页
针对传统RRT-Connect算法在复杂环境规划中找到的路径存在目标导向差、采样随机性强、路径质量不佳等问题,提出一种基于碰撞地图改进RRT-Connect路径规划算法。利用贝叶斯环境建模理论搭建碰撞概率场,设计了多级自适应步长调整,依靠碰... 针对传统RRT-Connect算法在复杂环境规划中找到的路径存在目标导向差、采样随机性强、路径质量不佳等问题,提出一种基于碰撞地图改进RRT-Connect路径规划算法。利用贝叶斯环境建模理论搭建碰撞概率场,设计了多级自适应步长调整,依靠碰撞概率自动调整步长以降低无效试探;构建双树动态权重调整机制,根据迭代次数动态调整向目标点的学习率,实现“探索-收敛权衡”;最后利用混合平滑算法,确保生成平滑的路径。通过多组实验对比,结果表明,在三维空间下,路径长度减少了23.1%,规划时间缩短了33.3%,且算法节点数减少了65.8%,路径的最大曲率和曲率连续性分别减少了74.1%、68.7%。证明改进后的算法规划时间更短,节点利用率更高,生成的路径更平滑,对复杂障碍环境有更好的适应能力。 展开更多
关键词 RRT-Connect算法 碰撞地图 路径规划 自适应步长 混合平滑
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改进RRT-Connect与AFSA融合算法移动机器人路径规划 认领 引用
5
作者 陈志澜 古春祥 《山东大学学报（工学版）》 CAS CSCD 北大核心 2026年第3期73-83,共11页
针对RRT-Connect算法在路径规划中搜索效率低、目标导向性弱、路径冗余节点多、平滑性不佳的问题,在改进RRT-Connect算法与人工鱼群算法基础上,提出ARRT-Connect融合算法.该算法引入中间节点,采用目标偏置策略、引力势场引导、自适应步... 针对RRT-Connect算法在路径规划中搜索效率低、目标导向性弱、路径冗余节点多、平滑性不佳的问题,在改进RRT-Connect算法与人工鱼群算法基础上,提出ARRT-Connect融合算法.该算法引入中间节点,采用目标偏置策略、引力势场引导、自适应步长调节及剪枝优化,并结合B样条曲线平滑路径;改进人工鱼群算法步长与视野范围,增强全局搜索能力.试验表明,与RRT-Connect算法相比,ARRT-Connect融合算法在简单和复杂环境中平均耗时分别减少82.22%和76.92%,平均路径长度分别缩短17.41%和19.38%,平均节点数分别减少79.21%和77.84%.将其应用于现实场景,移动机器人路径长度和耗时明显缩短,路径转折更平缓,验证了该算法有效性、优越性与可行性. 展开更多
关键词 融合算法 移动机器人 路径规划 RRT-Connect 人工鱼群算法
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基于分层强化学习的RRT-Connect机械臂路径规划 认领 引用
6
作者 王崴 王帅航 +2 位作者 王庆力 瞿珏 刘海平 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2026年第7期1958-1969,共12页
针对双向快速搜索随机树(RRT-Connect)算法在机械臂路径规划中存在的搜索效率低下、路径规划质量不高以及复杂环境适应性差等核心问题,提出一种融合分层启发式引导与强化学习的机械臂路径规划算法H-RRT-C.该方法构建多策略协同优化体系... 针对双向快速搜索随机树(RRT-Connect)算法在机械臂路径规划中存在的搜索效率低下、路径规划质量不高以及复杂环境适应性差等核心问题,提出一种融合分层启发式引导与强化学习的机械臂路径规划算法H-RRT-C.该方法构建多策略协同优化体系:上层利用改进A*算法生成全局粗粒度路径骨架,并采用自适应权重机制指导双向搜索树优先采样关键节点,有效减少随机探索的盲目性;下层引入Dijkstra局部搜索机制,依据障碍物分布密度动态调整搜索范围,实现局部路径精细化处理.同时引入双Q网络强化学习策略,设计包含路径长度、节点分布多样性及避障安全性的多目标奖励函数,以实现扩展方向的智能决策.最后,通过Matlab仿真实验验证该算法在各种复杂场景中的路径规划效果,并通过ROS平台以及实体机械臂测试验证了其工程实用性. 展开更多
关键词 机械臂 改进RRT-Connect 路径规划 分层启发式引导 强化学习
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基于DESRRT-Connect算法的机械臂路径规划 认领 引用
7
作者 郭北涛 何博 张丽秀 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2026年第5期24-29,36,共6页
为解决传统RRT等采样路径算法用于机械臂路径规划成本高、路径随机性强等问题,提出了先验动态椭球子集采样双向快速拓展随机树(dynamic ellipsoid subset sampling bidirectional rapidly-exploring random tree,DESRRT-Connect)的改进... 为解决传统RRT等采样路径算法用于机械臂路径规划成本高、路径随机性强等问题,提出了先验动态椭球子集采样双向快速拓展随机树(dynamic ellipsoid subset sampling bidirectional rapidly-exploring random tree,DESRRT-Connect)的改进路径规划算法。通过引入以起终点为焦点的动态椭球采样策略,优化了传统的路径规划效率,针对路径成本高的问题,提出了一种快速剪枝重连方法,能够在复杂环境中快速找到优化路径。实验结果表明,所提方法在路径规划长度较传统RRT-Connect算法减少了35.44%,平均搜索时间相比RRT算法减少了23.13%,最后通过3次B样条插值平滑路径,为机械臂的运动规划提供了有力支持。 展开更多
关键词 RRT算法 6R机械臂 路径规划 B样条插值
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基于智能采样的APF-RRT-Connect路径规划 认领 引用
8
作者 王庆辉 熊兰慧 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2026年第4期29-34,63,共6页
针对传统RRT-Connect算法在复杂环境下随机性大、收敛速度慢、路径节点冗余等问题,提出了一种基于智能采样的APF-RRT-Connect路径规划算法。首先,引入智能动态盒型采样策略,提高采样目标性和规划效率,减少无效采样点。其次,在扩展树的... 针对传统RRT-Connect算法在复杂环境下随机性大、收敛速度慢、路径节点冗余等问题,提出了一种基于智能采样的APF-RRT-Connect路径规划算法。首先,引入智能动态盒型采样策略,提高采样目标性和规划效率,减少无效采样点。其次,在扩展树的过程中,引入改进的人工势场法,并结合自适应步长使新节点扩展方向远离障碍物,增强避障能力,避免陷入局部最优解。最后,通过贪心算法和三次B样条插值优化路径的平滑性与长度,生成更高效、更短的路径。仿真结果表明,在不同环境下,与RRT-Connect算法相比,所提算法平均节点数大幅减少,规划速度显著提高,路径长度明显缩短,验证了算法的高效性与适应性。 展开更多
关键词 RRT-Connect 智能采样策略 人工势场法 路径优化
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融合骨架约束域的RRT-Connect路径规划算法 认领 引用
9
作者 聂铭杰 向贤宝 +3 位作者 蔡芸 蒋林 汤勃 潘艳桥 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2026年第1期123-131,共9页
针对RRT-Connect路径规划算法存在采样随机性强、路径点冗余及搜索效率低等问题,提出了一种融合骨架约束域的RRT-Connect路径规划算法。首先,对栅格地图进行预处理,提取骨架并生成全局骨架地图,基于给定的起始点和目标点在骨架上搜索初... 针对RRT-Connect路径规划算法存在采样随机性强、路径点冗余及搜索效率低等问题,提出了一种融合骨架约束域的RRT-Connect路径规划算法。首先,对栅格地图进行预处理,提取骨架并生成全局骨架地图,基于给定的起始点和目标点在骨架上搜索初始路径,并扩展该路径生成的骨架约束区域;其次,为降低RRT-Connect算法的采样随机性,将采样点限制在生成的骨架约束域内,并引入目标节点偏置策略;然后,为减少路径冗余点,引入启发式代价函数,选取代价值最低的节点作为扩展节点;最后,通过路径裁剪结合二次贝塞尔曲线进行路径平滑优化,通过构建不同复杂度的仿真场景和实际环境进行对比实验。实验结果表明,所提算法可以高效地生成一条无碰撞且包含初始节点与目标节点的最优路径,提升路径生成效率。 展开更多
关键词 RRT-Connect算法 骨架约束域 目标偏置 启发式代价函数 路径裁剪
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基于改进RRT-Connect算法的机械臂抓取路径规划 认领 引用
10
作者 赵鼎 郭晓杰 +2 位作者 赵子琪 程志博 李丹丹 《机械设计》 CSCD 北大核心 2026年第6期63-70,共8页
针对传统双向快速扩张随机树(RRT-Connect)算法在机械臂抓取领域中路径规划用时长及生成路径成本高的问题,提出一种改进型RRT-Connect算法。在算法的采样阶段引入人工势场中的引力场策略和贪心算法;针对在路径处理阶段针对RRT-Connect... 针对传统双向快速扩张随机树(RRT-Connect)算法在机械臂抓取领域中路径规划用时长及生成路径成本高的问题,提出一种改进型RRT-Connect算法。在算法的采样阶段引入人工势场中的引力场策略和贪心算法;针对在路径处理阶段针对RRT-Connect算法规划出的路径存在冗余点多的问题,文中提出一种路径修剪策略;利用三次B样条曲线对修剪后的路径进行平滑处理。通过在ROS中进行机械臂仿真及抓取试验,结果表明:改进型RRT-Connect算法相较于传统RRT及RRT-Connect算法在路径规划时间、路径长度方面具有明显的优势。 展开更多
关键词 RRT-Connect算法 机械臂抓取 路径规划 引力场 ROS
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基于改进RRT*-connect与DWA的分层路径规划算法 认领 引用 被引量：1
11
作者 魏铭 张占胜 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2026年第5期36-42,63,共7页
提出一种基于改进RRT*-connect算法和动态窗口法(DWA)的分层路径规划算法。改进RRT*-connect采用动态采样策略,优先采样空旷区域,引入多目标动态偏置策略,动态调整采样概率,增强全局探索与目标收敛,提升路径规划效率和质量,还通... 提出一种基于改进RRT*-connect算法和动态窗口法(DWA)的分层路径规划算法。改进RRT*-connect采用动态采样策略,优先采样空旷区域,引入多目标动态偏置策略,动态调整采样概率,增强全局探索与目标收敛,提升路径规划效率和质量,还通过路径优化策略删除冗余点。实验表明,该算法在复杂环境中优化效果显著,仿真对比其他算法,运行时间缩短51%以上,迭代次数减少79%以上,优化后路径转折点少,适合实际移动机器人使用。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 RRT*-connect 多目标动态偏置策略 动态窗口法
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基于改进RRT*-Connect算法的工业机器人避障路径规划 认领 引用
12
作者 曾威 尹辉俊 +1 位作者 黄润夏 楼佳浩 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2026年第4期40-44,50,共5页
针对传统RRT*-Connect算法在工业机器人避障路径规划过程中搜索效率低、采样随机性大、冗余节点多、路径不平滑等问题,提出了一种通过多策略融合来适应不同复杂度环境的改进型RRT*-Connect算法。首先,该算法在拓展树进行重选父节... 针对传统RRT*-Connect算法在工业机器人避障路径规划过程中搜索效率低、采样随机性大、冗余节点多、路径不平滑等问题,提出了一种通过多策略融合来适应不同复杂度环境的改进型RRT*-Connect算法。首先,该算法在拓展树进行重选父节点的过程中,通过计算当前树上的节点数量来自适应调整重选父节点时的选择域半径,平衡了搜索效率和精度,防止陷入局部最优;其次,结合新的地图复杂度计算方法,使得步长能够根据不同复杂度环境自适应调整,提高了规划效率;同时加入改进后的高斯采样策略,收缩采样空间,减少拓展树的随机性,加快了规划速度;最后,引入三次B样条插值法对路径作平滑处理,得到一条高质量的平滑路径。将改进的RRT*-Connect算法与IRRT算法、DBVS-APF-RRT*算法和IRRT*-Connect算法在二维和三维环境下进行多组仿真实验。结果表明,在二、三维障碍物环境下,改进后的RRT*-Connect算法平均规划时间和平均路径长度更短,平均路径节点数更少,证明改进的算法有效地提升了路径规划的效率与质量。 展开更多
关键词 工业机器人 路径规划 改进RRT*-Connect算法 自适应步长 高斯采样 路径平滑
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改进RRT-Connect算法的机器人路径规划研究 认领 引用 被引量：9
13
作者 陈志澜 唐昊阳 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2025年第2期396-405,共10页
针对标准RRT-Connect算法在路径规划中存在的路径冗长、转折较多和区域通过性欠缺问题,提出了一种新的改进RRT-Connect算法(TRRT-Connect)。采用改进RRT算法搜索并添加一个中间根节点,实现同时扩展四棵随机树,加快算法收敛速度。在随机... 针对标准RRT-Connect算法在路径规划中存在的路径冗长、转折较多和区域通过性欠缺问题,提出了一种新的改进RRT-Connect算法(TRRT-Connect)。采用改进RRT算法搜索并添加一个中间根节点,实现同时扩展四棵随机树,加快算法收敛速度。在随机点的选取上使用目标偏置策略,在新节点的生成上叠加引力场,同时融合贪婪搜索策略。结合新的动态步长调节方法,通过识别扫描区域内障碍物的个数动态选择合适的步长。对生成的初始路径使用双向剪枝优化方法,加快剪枝效率,剔除路径上的冗余节点。对路径转折处进行光滑处理,减少路径转折。在三种不同环境地图中进行仿真对比实验,结果表明,TRRT-Connect算法与标准RRT-Connect算法相比较,在路径长度、迭代次数和节点数上有较大改善,在密集障碍物区域的通过性较好,路径更加光滑且无转折,证明了该算法的有效性。同时将TRRT-Connect算法应用于现场实例仿真中,使得移动机器人的运输路径长度相较于传统固定路径降低了15.4%,且路径光滑,进一步验证了该算法的实用性。 展开更多
关键词 RRT-Connect算法 动态步长调节 双向剪枝优化 路径规划
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基于DBSCAN算法的改进 RRT-Connect 路径规划研究 认领 引用 被引量：1
14
作者 李刘洋 王可庆 +1 位作者 焦思韬 周奇 《计算技术与自动化》 2025年第1期1-6,共6页
针对双向快速扩展随机树(RRT-Connect)算法收敛速度慢、路径搜索效率低、路径曲折的问题,提出了一种基于DBSCAN算法的改进RRT-Connect算法。在RRT-Connect算法基础上加入节点引力场引导新节点产生方向,使收敛速度变快;同时通过引入椭圆... 针对双向快速扩展随机树(RRT-Connect)算法收敛速度慢、路径搜索效率低、路径曲折的问题,提出了一种基于DBSCAN算法的改进RRT-Connect算法。在RRT-Connect算法基础上加入节点引力场引导新节点产生方向,使收敛速度变快;同时通过引入椭圆采样方法,缩小采样范围,提高路径规划效率;最后在改进RRT-Connect的基础上引入DBSCAN聚类算法,使得到的规划路径更加平滑可靠,增强算法的鲁棒性。为了验证改进后的算法优化效果,分别在不同环境中与RRT算法、RRT-Connect算法进行仿真比较。仿真实验表明,改进后的RRT-Connect算法路径规划效果均要优于其他两种算法,不仅加快了路径规划速度,而且得到的路径接近最优解,具有普遍适用性、鲁棒性高等特点。 展开更多
关键词 RRT-Connect算法 DBSCAN算法 椭圆采样 引力场 路径规划
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融合改进RRT–Connect与APF的路径规划算法 认领 引用 被引量：3
15
作者 赵卫东 刘立磊 吕红兵 《安徽工业大学学报（自然科学版）》 CAS 2025年第4期401-409,417,共9页
为提高无人驾驶车辆路径规划的实时性与安全性,提出一种融合改进双向快速扩展随机树(RRT–Connect)和人工势场(APF)的协同优化算法。首先采用动态步长策略,根据节点与障碍物间距自适应调整扩展步长,显著提高路径搜索效率;其次融合APF特... 为提高无人驾驶车辆路径规划的实时性与安全性,提出一种融合改进双向快速扩展随机树(RRT–Connect)和人工势场(APF)的协同优化算法。首先采用动态步长策略,根据节点与障碍物间距自适应调整扩展步长,显著提高路径搜索效率;其次融合APF特性,利用其引力分量引导随机树向目标点方向偏置采样以加快收敛速度,同时借助APF斥力分量实现障碍物规避以增强路径安全性;进而引入双向剪枝策略结合三次B样条曲线优化,有效缩短路径长度并提升轨迹平滑度;特别地,通过改进APF斥力函数增加目标点间距离分量,解决目标点不可达问题,又确保车辆在动态环境中能稳定抵达目标位置。为验证算法有效性,基于机器人操作系统(ROS)搭建仿真平台,在多种复杂障碍物场景下进行测试。结果表明:与基准RRT和RRT–Connect算法,本文提出的融合优化算法通过动态步长策略和采样函数改进,使路径节点数量分别减少约30%和12%,路径长度分别缩短约30%和13%,搜索时间分别降低约50%和3%;经双向剪枝策略和三次B样条曲线的联合优化处理,路径平滑度进一步提升、长度进一步缩短;改进后的斥力函数不仅有效解决了目标点不可达问题,同时提升了算法在动态复杂环境中的实时避障能力。 展开更多
关键词 RRT–Connect 人工势场法 动态步长 自适应采样 无人驾驶 实时避障 运动平滑 路径规划
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基于改进RRT-Connect与DWA融合的移动机器人路径规划 认领 引用 被引量：5
16
作者 罗毅 邓嘉 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2025年第10期2545-2556,共12页
为提高复杂环境中移动机器人动态路径规划效率和质量,提出了一种改进RRT-connect与DWA融合的路径规划算法。引入两棵扩展随机树交替扩展,设置动态限制采样区域,降低采样过程随机性并保证算法的概率完备性,采用目标偏向自适应步长策略,... 为提高复杂环境中移动机器人动态路径规划效率和质量,提出了一种改进RRT-connect与DWA融合的路径规划算法。引入两棵扩展随机树交替扩展,设置动态限制采样区域,降低采样过程随机性并保证算法的概率完备性,采用目标偏向自适应步长策略,以增强随机树扩展过程的目标导向性;采用贪心策略裁剪路径冗余节点并对全局路径进行平滑处理,得到全局优化路径;利用DWA跟踪全局路径,对评价函数进行改进,引入路径跟踪评价函数并采用自适应权重策略,同时引入路径校正机制,去除无效局部目标点,避免回绕现象。仿真结果表明:相比改进前,所提算法在不同静态环境中的运行时间分别下降36.18%、68.61%和89.33%,路径长度缩短17.61%、17.48%和12.33%,在动态环境中运行时间下降31.46%,路径长度缩短9.21%,并始终保证了路径的安全性。 展开更多
关键词 移动机器人 自适应 RRT-connect 动态采样区域 DWA 路径规划
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基于改进APF-RRT的采摘机械臂运动路径规划 认领 引用 被引量：2
17
作者 贾通 潘星宇 +3 位作者 钱振东 路红 李佩娟 张文 《农机化研究》 北大核心 2026年第2期173-182,共10页
在农业自动化快速发展的背景下,机械臂作为果园智能采摘作业的核心设备,其路径规划能力直接影响作业效率。然而果园环境复杂,传统人工势场法(APF)、快速随机搜索树(RRT)等路径规划算法在避障能力与运动平滑等方面仍存在一定不足,难以满... 在农业自动化快速发展的背景下,机械臂作为果园智能采摘作业的核心设备,其路径规划能力直接影响作业效率。然而果园环境复杂,传统人工势场法(APF)、快速随机搜索树(RRT)等路径规划算法在避障能力与运动平滑等方面仍存在一定不足,难以满足高效、安全的采摘需求。针对上述问题,提出了一种基于改进APF-RRT的路径规划算法。通过人工势场引导目标采样方向,增强路径趋近性,并引入非线性斥力场模型平滑势能分布,缓解斥力突变导致的局部震荡;同时,设计了基于最小障碍距离的动态步长策略,自适应调整采样粒度,以兼顾搜索效率和避障精度;通过障碍可行性检测方法去除冗余节点,结合三次B样条曲线实现路径平滑处理,提升路径连续性与执行稳定性。试验表明:在二维空间环境下,改进APF-RRT算法较RRT与APF-RRT算法分别缩短耗时78.75%、58.99%,路径长度减少16.88%、5.93%;在三维空间环境下,耗时缩短88.85%、65.20%,路径长度减少19.60%、5.61%;在机械臂仿真环境中,改进算法生成的路径更加平滑,转折点数量减少。研究结果验证了改进APF-RRT算法在复杂果园下具备良好的全局搜索与避障能力,以及较好的有效性与稳定性。 展开更多
关键词 采摘机械臂 路径规划 人工势场法 快速随机搜索树 改进APF-RRT算法 避障
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基于改进RRT*-connect算法的机械臂运动规划 认领 引用
18
作者 胡孟慧 王怀震 +1 位作者 梁凤强 孟超 《电动工具》 2025年第6期19-23,共5页
为解决机械臂在动态环境中实时避障能力不足的问题,研究了一种基于改进RRT*-connect算法的运动规划方法。RRT-connect与RRT算法分别擅长快速搜索与路径优化,但各有不足。为此,融合二者优势,提出了一种可变步长的RRT*-connect改进... 为解决机械臂在动态环境中实时避障能力不足的问题,研究了一种基于改进RRT*-connect算法的运动规划方法。RRT-connect与RRT算法分别擅长快速搜索与路径优化,但各有不足。为此,融合二者优势,提出了一种可变步长的RRT*-connect改进算法,通过引入节点限制与椭球采样等策略,在保证路径质量的同时提升收敛速度。二维与机械臂仿真实验表明,该算法在规划成功率、路径长度与运行效率上均优于传统算法,验证了其有效性与优越性。 展开更多
关键词 RRT~*-connect算法 路径规划 机械臂 变步长策略 椭球采样 MATLAB仿真
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基于改进RRT算法的采摘机械臂路径规划研究 认领 引用 被引量：2
19
作者 孙波 彭浩 +2 位作者 周健康 陈红明 赵伟 《农机化研究》 北大核心 2026年第3期169-177,共9页
为了使采摘机械臂在复杂环境下完成采摘任务,提出了改进RRT算法有效规划机器臂路径,以提高机械臂的避障能力。针对标准RRT算法在多自由度机械臂路径规划中存在规划耗时长、导向性较差,冗余节点多和路径质量差等问题,引入动态采样域策略... 为了使采摘机械臂在复杂环境下完成采摘任务,提出了改进RRT算法有效规划机器臂路径,以提高机械臂的避障能力。针对标准RRT算法在多自由度机械臂路径规划中存在规划耗时长、导向性较差,冗余节点多和路径质量差等问题,引入动态采样域策略和目标偏置概率策略,提高了算法的导向性和收敛速度。设置了机械臂路径规划的两种仿真实验环境,包含多个小球体的小型障碍物环境和一个大球体的大型障碍物环境,并进行仿真对比实验。在小型障碍物环境下的仿真结果表明,相比GB-RRT算法,改进算法的时间代价减少了87.79%、最终路径的节点数减少了95.08%、路径代价减少了14.63%;在大型障碍物环境下的仿真结果表明,GB-RRT算法路径规划失败,而改进算法能够规划出一条合理的路径,使机械臂顺利避开障碍物。 展开更多
关键词 采摘机械臂 路径规划 RRT避障算法 动态采样域策略 B样条曲线
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基于人工势场法改进的双向RRT路径规划算法 认领 引用
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作者 郏泽萌 高焕兵 王雪秋 《电子科技》 2026年第3期47-56,共10页
针对RRT(Rapidly-exploring Random Tree)算法在机器人路径规划过程存在采样点随机性高、算法效率低、路径规划时间长以及规划路径冗长等问题,文中提出一种结合人工势场法的双向RRT路径规划算法。将传统RRT算法中单向扩展方式改为由起... 针对RRT(Rapidly-exploring Random Tree)算法在机器人路径规划过程存在采样点随机性高、算法效率低、路径规划时间长以及规划路径冗长等问题,文中提出一种结合人工势场法的双向RRT路径规划算法。将传统RRT算法中单向扩展方式改为由起点和终点同时进行扩展,在节点扩展时加入人工势场法进行引导,增加节点扩展的目的性。将固定步长改换为可变步长,使随机树可以更快地向目标点扩展。对生成路径进行剪枝处理,删除路径中的冗余节点,进一步缩短路径长度。利用MATLAB仿真平台在相同环境下对比所提改进算法与RRT-Connect算法、DRRT-Connect(Dynamic Rapidly-exploring Random Tree Connect)算法、GB(Goal-Biased)-RRT算法、A*算法、PRM(Probabilistic Road Map)算法的路径规划效果。仿真结果表明,所提改进算法与其他改进算法相比最短路径缩短了7%,最短搜索时间降低了65%,提高了算法的规划效率。将所提算法应用于机器人,结果证明了其具有较强可行性。 展开更多
关键词 路径规划 RRT算法 人工势场法 RRT-Connect算法 改进双向RRT算法 贪心算法 可变步长 剪枝优化处理
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