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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
1
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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基于人工势场法改进的双向RRT路径规划算法 认领 引用
2
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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基于多策略改进RRT算法的无人船路径规划 认领 引用
3
作者 陈小龙 李明智 +3 位作者 张橙橙 汪雅琴 赵弈超 李思奇 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第4期155-161,共7页
针对快速扩展随机树(Rapidly-Exploring Random Tree,RRT)算法在结合无人船进行路径规划时存在规划时间长、路径冗余大、路径平滑度不符合欠驱动无人船航行要求等问题,提出一种改进RRT的无人船全局路径规划算法。算法中将贝叶斯优化算... 针对快速扩展随机树(Rapidly-Exploring Random Tree,RRT)算法在结合无人船进行路径规划时存在规划时间长、路径冗余大、路径平滑度不符合欠驱动无人船航行要求等问题,提出一种改进RRT的无人船全局路径规划算法。算法中将贝叶斯优化算法融入目标采样过程,增强目标点采样导向性;引入动态步长和双向贪心剪枝策略作为重要辅助,进一步提升算法效率和路径质量;得到初始路径后采用动态权重3次B样条曲线进一步平滑处理。最后在3种类型障碍物环境下进行仿真实验并与RRT、RRT*算法进行对比。结果表明,改进RRT算法在规划时长、路径长度以及路径质量等方面有明显优势。改进后算法效率更高,路径平滑度更高,研究成果可为无人船自主航行提供参考。 展开更多
关键词 路径规划 改进RRT算法 贝叶斯优化 改进B样条曲线 无人船
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基于改进RRT算法的煤矿锚杆支护钻臂智能路径规划 认领 引用
4
作者 张旭辉 解彦彬 +6 位作者 雷孟宇 宋成志 董征 王泽尧 王腾辉 田思昊 张勤焕 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第6期323-336,共14页
【目的】在煤矿智能化开采背景下,实现井下锚杆支护作业自动化已成为提升巷道掘进效率与作业安全性的核心需求,然而在复杂井下环境中钻臂路径规划存在自动化程度低、钻臂姿态调整繁琐、作业稳定性不足且钻孔精度不达标的问题。【方法】... 【目的】在煤矿智能化开采背景下,实现井下锚杆支护作业自动化已成为提升巷道掘进效率与作业安全性的核心需求,然而在复杂井下环境中钻臂路径规划存在自动化程度低、钻臂姿态调整繁琐、作业稳定性不足且钻孔精度不达标的问题。【方法】针对上述问题,提出一种改进RRT(rapidly exploring random tree)算法的煤矿锚杆支护钻臂智能路径规划方法。首先,采用目标偏向引导策略缩小采样范围,建立基于碰撞检测的更新列表以实现步长的高效自适应调整,并提出一种自适应方向权重更新策略,完成采样方向的灵活调控。通过建立钻臂关节约束模型,实现非传统多自由度机械臂逆运动学高效求解,并将约束条件嵌入采样环节完成采样点的实时约束与动态修正。最后,通过冗余节点裁剪和路径平滑策略优化路径质量,结合关节约束模型求解得到全局最优路径规划方案,确保钻机始终垂直于巷道顶板作业,从而兼顾钻孔精度与作业效率的提升。【结果和结论】相较于RRT及其改进算法,本文算法在3D避障规划中搜索时间为0.18 s、最终路径长度为338.04 mm、成功率为100%,均为最优;引入关节约束后使钻臂在路径规划长度上减少19.71%,搜索时间缩短48.89%;钻臂规划实验中其相较RSA-RRT路径长度缩短45.19%、耗时降低15.54%;物理实验验证钻臂末端位置偏差在1.1~2.9 cm、钻孔角度误差在1.9°~3.9°,实现了稳定可靠的钻孔精度,具备更优异的综合性能与工程应用价值。 展开更多
关键词 煤矿锚杆支护 改进RRT算法 关节约束 逆运动学 自适应调整 路径规划
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基于改进PF-RRT*算法的果园复杂地形下移动机器人路径规划 认领 引用
5
作者 肖珂 王创 +1 位作者 高冠东 张璠 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第12期69-79,共11页
为提高果园自主移动机器人在山区、丘陵等复杂地形环境下运动路径规划效果,增强机器人野外工作性能,针对果园非结构化布局和起伏地形,本文提出了一种基于改进PF-RRT*(Plane fitting-rapidly exploring random trees star)算法的果园机... 为提高果园自主移动机器人在山区、丘陵等复杂地形环境下运动路径规划效果,增强机器人野外工作性能,针对果园非结构化布局和起伏地形,本文提出了一种基于改进PF-RRT*(Plane fitting-rapidly exploring random trees star)算法的果园机器人路径规划方法。利用自适应采样步长策略,在果园不同障碍物密度环境下能够灵活地调节随机树扩展步长。采用自适应目标偏置的势场引导采样方法,能够有效引导随机树避开障碍物并向目标点扩展。此外,在随机树扩展过程引入地形评估函数。通过平面拟合技术对地形坡度、稀疏度和粗糙度进行综合评估,确保规划的路径在复杂地形中可通过性和安全性。最后,采用三次样条插值与高斯过程回归对路径进行平滑和优化。在仿真环境中,改进PF-RRT*算法与RRT*、Q-RRT*和PF-RRT*算法相比,轨迹偏差最多减少46.97%,路径长度最多减少7.64%,规划时间最多减少23.58%,且成功率和避障效果均优于对比算法。真实果园行间试验结果表明,与RRT*、Q-RRT*和PF-RRT*算法相比,改进PF-RRT*算法与理想轨迹偏差量减少34.04%、26.19%、27.91%、路径长度减少6.58%、3.16%和4.10%、规划时间减少30.56%、18.25%和33.52%。表明本文算法在果园复杂地形下能够实现自主移动机器人最优路径规划与导航。 展开更多
关键词 果园机器人 路径规划 改进PF-RRT*算法 快速搜索随机树 复杂地形环境
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基于改进RRT-Connect算法的路径规划设计 认领 引用
6
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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基于改进RRT*算法的桥式起重机智能路径规划 认领 引用
7
作者 王全伟 季子亚 +3 位作者 刘旭莹 侯佳怡 王晓洋 文豪 《机电工程》 CAS 北大核心 2026年第4期761-771,共11页
针对桥式起重机无人化智能运行场景下智能路径优化和决策问题,提出了一种改进RRT*算法,即一种融合了人工势场法(APF)和粒子群优化算法(PSO)的双向探索快速扩展随机树星(APF-BI-PSO-RRT*)算法。首先,RRT*算法融合了APF,智能地... 针对桥式起重机无人化智能运行场景下智能路径优化和决策问题,提出了一种改进RRT*算法,即一种融合了人工势场法(APF)和粒子群优化算法(PSO)的双向探索快速扩展随机树星(APF-BI-PSO-RRT*)算法。首先,RRT*算法融合了APF,智能地引导随机树的生长方向,有效地解决了传统RRT*算法的盲目性、效率低的问题;然后,采用了双向探索策略(BI)加快了搜索速率,在保持算法概率完备性的同时,能够更快地收敛到最优解;接着,引入了PSO和贪心算法平滑路径,并剔除了冗余节点,减少了路径代价,降低了能耗并提高了运行效率;最后,为评估该算法的有效性,采用了MATLAB仿真实验,对比了人工操作路径1、路径2、路径3、路径4,及4种算法RRT*、APF-RRT*、APF-BI-RRT*和APF-BI-PSO-RRT*,共8种方法的性能;并以路径长度、能耗、起重机沿生成路径完成了一次工作循环所用时间、总节点数量、路径节点数量和规划时间这6个关键指标作为评价标准。研究结果表明:APF-BI-PSO-RRT*算法在所有评估标准上均优于所对比的其他方法;与传统算法相比,该算法在路径长度上缩减了34.8%,平均能耗减少了74.2%,时间代价降低了48.3%,平均总节点数量减少了83%,平均路径节点数量减少了97.1%,平均规划时间减少了90.5%。该算法具有高效性和实用性,其规划的路径支持桥式起重机的多机构协同运行,能够实现无人化场景下的智能路径规划,提升工业现场的安全性和可靠性。 展开更多
关键词 起重机械 快速扩展随机树星算法 改进RRT*算法 路径规划 人工势场法 双向探索策略 粒子群优化算法 贪心算法
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改进RRT算法的机械臂避障路径规划 认领 引用 被引量：3
8
作者 万宁静 侯雨雷 +2 位作者 梁顺攀 邓云蛟 曾达幸 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2026年第6期964-972,共9页
为解决传统快速搜索随机树(Rapidly-exploring random tree,RRT)算法在机械臂路径规划中存在的导向性差、收敛速度慢、搜索时间长等问题,提出改进RRT算法。首先,采用目标偏置策略,引导随机树朝着目标点方向扩展,缩短搜索时间;其次,在动... 为解决传统快速搜索随机树(Rapidly-exploring random tree,RRT)算法在机械臂路径规划中存在的导向性差、收敛速度慢、搜索时间长等问题,提出改进RRT算法。首先,采用目标偏置策略,引导随机树朝着目标点方向扩展,缩短搜索时间;其次,在动态空间中进行采样,避免在同一区域重复采样,提高收敛速度;最后,对初步规划出的路径进行剪枝和平滑处理,剔除冗余点,减小路径代价,提高路径质量。二维和三维空间下的仿真实验表明:改进RRT算法规划出的路径代价更小,路径质量更高,且规划速度更快。 展开更多
关键词 路径规划 改进RRT算法 目标偏置 动态空间采样 路径剪枝
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Path Planning of Multi-Axis Robotic Arm Based on Improved RRT* 认领 引用 被引量：5
9
作者 Juanling Liang Wenguang Luo Yongxin Qin 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2024年第10期1009-1027,共19页
An improved RRT∗algorithm,referred to as the AGP-RRT∗algorithm,is proposed to address the problems of poor directionality,long generated paths,and slow convergence speed in multi-axis robotic arm path planning.First,a... An improved RRT∗algorithm,referred to as the AGP-RRT∗algorithm,is proposed to address the problems of poor directionality,long generated paths,and slow convergence speed in multi-axis robotic arm path planning.First,an adaptive biased probabilistic sampling strategy is adopted to dynamically adjust the target deviation threshold and optimize the selection of random sampling points and the direction of generating new nodes in order to reduce the search space and improve the search efficiency.Second,a gravitationally adjustable step size strategy is used to guide the search process and dynamically adjust the step-size to accelerate the search speed of the algorithm.Finally,the planning path is processed by pruning,removing redundant points and path smoothing fitting using cubic B-spline curves to improve the flexibility of the robotic arm.Through the six-axis robotic arm path planning simulation experiments on the MATLAB platform,the results show that the AGP-RRT∗algorithm reduces 87.34%in terms of the average running time and 40.39%in terms of the average path cost;Meanwhile,under two sets of complex environments A and B,the average running time of the AGP-RRT∗algorithm is shortened by 94.56%vs.95.37%,and the average path cost is reduced by 55.28%vs.47.82%,which proves the effectiveness of the AGP-RRT∗algorithm in improving the efficiency of multi-axis robotic arm path planning. 展开更多
关键词 Multi-axis robotic arm path planning improved RRT∗algorithm dynamic target deviation threshold dynamic step size path optimization
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基于改进RRT算法的电气巡检机器人自动化避障控制 认领 引用
10
作者 蔡蓓蓓 《自动化应用》 2026年第14期33-35,共3页
电气环境复杂多变,机器人在巡检过程中易发生碰撞。为此,提出一种基于改进快速扩展随机树(RRT)算法的自动化避障控制方法。通过引入人工势场法扩展引导节点,优化常规RRT算法中随机树的扩展方向,并利用改进后的算法规划电气巡检机器人的... 电气环境复杂多变,机器人在巡检过程中易发生碰撞。为此,提出一种基于改进快速扩展随机树(RRT)算法的自动化避障控制方法。通过引入人工势场法扩展引导节点,优化常规RRT算法中随机树的扩展方向,并利用改进后的算法规划电气巡检机器人的避障路径。在此基础上,计算规划路径上的关键坐标点与实际巡检位置之间的误差,采用PID控制输出相应的调整信号,实现对避障路径的自动跟踪控制。实验结果表明,该方法能显著提升电气巡检机器人的自动化避障性能,具有良好的控制效果。 展开更多
关键词 改进RRT算法 电气巡检机器人 避障控制 PID技术 人工势场法
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基于采摘点聚类和TR-RRT*的红花采摘路径规划 认领 引用
11
作者 袁龙祥 郑一江 +3 位作者 葛云 曾海峰 王志兴 杨立炜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第12期134-143,共10页
针对红花采摘机械臂在非结构化环境中采摘效率低、路径规划速度慢及路径平滑性差等问题,该研究提出了一种基于采摘区域聚类划分方法和目标重定向快速探索随机树(target redirecting rapidly-exploring random tree sta,TR-RRT*)路径... 针对红花采摘机械臂在非结构化环境中采摘效率低、路径规划速度慢及路径平滑性差等问题,该研究提出了一种基于采摘区域聚类划分方法和目标重定向快速探索随机树(target redirecting rapidly-exploring random tree sta,TR-RRT*)路径规划算法。首先,基于红花果球在自然状态下的空间分布特征,设计了有效采摘面积为5 cm×20 cm的对辊式末端执行器,并通过采摘点聚类将作业区域划分为多个子区域,确保每个聚类可覆盖1~3朵红花。在此基础上,在双向RRT*(Bidirectional-RRT*)框架中引入目标重定向策略、目标直达与偏转扩展策略以及人工势场切向逃逸力策略,以提升路径搜索效率与避障性能;进一步采用贪婪跳点策略、插值曲率优化与B样条曲线拟合,保障机械臂运动路径的连续与平滑。仿真结果表明,TR-RRT*算法在复杂障碍环境下具有明显优势:路径长度(3892.05 mm)较对比算法IBI-PRRT*(4284.44 mm)(改进人工势场法引导的双向扩展随机树)与BI-RRT*(4240.45 mm)分别缩短9.16%与8.22%;平均规划时间(0.3 s)仅为RRT*(3.78 s)的7.94%与BI-RRT*(0.43 s)的69.77%,BI-RRT*与BI-APF-RRT*(人工势场法引导的双向扩展随机树)算法的转向角度(37.51°、39.61°)分别为本算法(30.63°)的1.22与1.29倍,表明路径平滑性得到明显改善。实际采摘试验进一步验证了所提红花采摘区域聚类方法与TR-RRT*算法的有效性,机械臂从初始位置至首个目标点耗时3.64 s,任务间平均转移时间为3.12 s,2种采摘的成功率分别为88.06%和84.92%,能够实现红花的稳定、高效采摘。 展开更多
关键词 红花 采摘 路径规划 聚类划分 改进RRT算法
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改进BI-RRT*的黄鳝投喂机械臂路径规划算法 认领 引用
12
作者 马梦贤 徐震 +2 位作者 袁泉 周文宗 张春燕 《智慧农业（中英文）》 CSCD 2026年第2期251-264,共14页
[目的/意义]针对工厂化立体式黄鳝养殖饵料投喂机械臂在受限空间内路径规划速度慢、轨迹冗余度大、避障成功率低等问题,提出一种基于改进BI-RRT*(Bidirectional Rapidly-Exploring Random Tree Star)的受限空间路径规划算法。[方法]... [目的/意义]针对工厂化立体式黄鳝养殖饵料投喂机械臂在受限空间内路径规划速度慢、轨迹冗余度大、避障成功率低等问题,提出一种基于改进BI-RRT*(Bidirectional Rapidly-Exploring Random Tree Star)的受限空间路径规划算法。[方法]在BI-RRT*算法双向扩展策略基础上,引入目标偏置策略,减少随机采样点。同时结合改进的人工势场法,融入目标点和随机点引力概念,通过自适应调节引力系数引导路径向目标节点扩展,有效避免算法陷入局部最优;最后通过渐进优化策略得到最佳轨迹。[结果和讨论]在Matlab平台上,对RRT*算法、APF-RRT*(Artificial Potential Fields Rapidly-Exploring Random Tree Star)算法、BI-RRT*算法及改进BI-RRT*算法进行了仿真分析,研究其在二维和三维空间下简单、受限,以及复杂环境中的表现。仿真数据显示,在不同环境运行中,改进BI-RRT*算法均展现出显著的性能优势。基于黄鳝养殖投喂场景,搭建机械臂机器人操作系统仿真环境并进行受限空间下投喂试验。结果表明,与BI-RRT*算法相比,改进BI-RRT*算法平均运行时间减少41.6%,平均路径长度降低2.3%,平均节点数减少37.9%,以及投喂成功率提高6%。[结论]试验验证改进BIRRT*算法在投喂任务中展现出更优性能,为工厂化立体式黄鳝养殖高效投饵工作提供了参考。 展开更多
关键词 投喂机械臂 路径规划 改进BI-RRT*算法 目标偏置策略 改进人工势场法
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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
13
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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基于改进Bi-RRT算法的双臂空间机器人关节角驱动力矩控制 认领 引用
14
作者 孙列 《计算机测量与控制》 2026年第6期97-103,173,共7页
空间机器人双臂运动涉及非线性动力学效应,关节力矩作用点随机械臂构型动态变化,难以建立关节力矩输入与末端轨迹跟踪的显式解析关系;这种非线性动力学耦合特性使关节力矩与轨迹规划之间的协同优化变得复杂,增加了角偏航的风险,导致双... 空间机器人双臂运动涉及非线性动力学效应,关节力矩作用点随机械臂构型动态变化,难以建立关节力矩输入与末端轨迹跟踪的显式解析关系;这种非线性动力学耦合特性使关节力矩与轨迹规划之间的协同优化变得复杂,增加了角偏航的风险,导致双臂关节角驱动力矩控制难度较大;为了解决该问题,提出了基于改进Bi-RRT算法的关节角驱动力矩控制策略;使用改进后的A*算法代价估计函数,优先搜索代价最小路径,提升找到最优或近似最优关节采样点的速率;根据双臂空间机器人关节角驱动转向函数,实现力矩控制轨迹自适应搜索;在全局偏航分数、最短距离计算路径代价得分约束下,计算当前关节配置与全局期望轨迹的关节角偏航角,量化偏航程度并转化为全局偏航分数,准确评估轨迹方向的变化幅度,从而避免偏离全局期望路径;结合PI控制器,设计关节角驱动力矩控制结构,避免出现双臂摆动快速响应任务需求而过度响应的问题,增强控制结构稳定性;由实验结果可知,该方法左、右臂驱动力矩变化范围分别为-4~50 N·cm和-26~8 N·cm,与实验指标一致,说明使用该方法能够抵抗多种复杂干扰影响,双臂在三维空间坐标系的运动轨迹与实验指标一致。 展开更多
关键词 改进Bi-RRT算法 双臂空间机器人 关节角 驱动力矩控制 A*算法
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基于改进RRT算法的无人机测绘点云数据偏移校正研究 认领 引用
15
作者 丁谨 《大众科学》 2026年第4期7-9,共3页
针对现有无人机测绘点云偏移校正方法多依赖曲率特征筛选配准点、在复杂地形条件下特征辨识度低从而导致校正精度不足的问题,提出一种基于改进快速探索随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法的点云偏移校正方法。首先,利用改进... 针对现有无人机测绘点云偏移校正方法多依赖曲率特征筛选配准点、在复杂地形条件下特征辨识度低从而导致校正精度不足的问题,提出一种基于改进快速探索随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法的点云偏移校正方法。首先,利用改进RRT算法在待校正点云中自适应筛选子区域并完成匹配,获取可靠对应点对;其次,采用最小二乘法与奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)相结合的方法求解偏移变换矩阵;最后,以该变换矩阵为核心,对边缘点进行二次优化,实现校正点云的整体整合与优化。实验结果表明,在城区建筑密集区、山地林地等七类典型场景中,该方法的平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)均达到最优水平;在人工注入0.1~0.6 m梯度平移偏移条件下,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)仅由0.32 cm增至0.71 cm,在不同场景及偏移量级条件下均表现出良好的高精度校正性能。 展开更多
关键词 改进RRT算法 无人机测绘 点云数据 偏移校正 偏移变换矩阵
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基于改进RRT*算法的焊接机器人避障路径规划研究 认领 引用 被引量：3
16
作者 陶美良 于功志 +2 位作者 王峰 陈小龙 张巧芬 《制造技术与机床》 CAS 北大核心 2025年第6期26-33,共8页
针对快速扩展随机树(rapid-exploration random tree*,RRT*)算法在三维避障路径规划中存在盲目性、低效率和路径不光滑的问题,提出一种改进的RRT*算法,以提高焊接机器人路径规划的性能。通过采用双向搜索策略,缩短搜索时间;结... 针对快速扩展随机树(rapid-exploration random tree*,RRT*)算法在三维避障路径规划中存在盲目性、低效率和路径不光滑的问题,提出一种改进的RRT*算法,以提高焊接机器人路径规划的性能。通过采用双向搜索策略,缩短搜索时间;结合人工势场(artificial potential field,APF)算法与RRT*算法以提升路径平滑性并平衡局部优化与全局最优;提出一种基于角度与密度的改进APF算法策略,提高避障与路径引导效率;提出动态目标偏置策略和动态步长策略,以增强算法在障碍物密集和稀疏区域的自适应性及搜索效率;采用路径修剪策略缩短和平滑路径。最后,通过改进的RRT*算法与RRT*、APF-RRT*、Bi-APF-RRT*(bidirectional-APFRRT*)3种算法对比仿真实验以及真机实验,验证了改进算法的高效性和实用性。 展开更多
关键词 焊接机器人 改进人工势场法 双向搜索 改进RRT*算法 避障路径规划
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改进PSO-PH-RRT*算法在智能车路径规划中的应用 认领 引用 被引量：4
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作者 蒋启龙 许健 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2025年第3期12-19,共8页
在机器人控制、智能车自主导航等应用场景中,路径规划需要考虑到环境中的障碍物、地形等因素.针对路径规划中快速拓展随机树(RRT)算法拓展目标方向盲目、效率较低的问题,提出了基于粒子群算法优化的均匀概率快速拓展随机树(PSO-PH-RRT^(... 在机器人控制、智能车自主导航等应用场景中,路径规划需要考虑到环境中的障碍物、地形等因素.针对路径规划中快速拓展随机树(RRT)算法拓展目标方向盲目、效率较低的问题,提出了基于粒子群算法优化的均匀概率快速拓展随机树(PSO-PH-RRT*)算法.该算法在基于均匀概率的快速拓展随机树(PHRRT*)算法的基础上,利用粒子群算法更新方向概率作为随机树节点的速度方向,从而改善了节点的位置更新策略,并将节点到目标向量的距离和轨迹平滑度作为粒子群算法的适应度函数.最后在多种障碍环境下进行仿真.结果表明,PSO-PH-RRT*算法能大大减少迭代时间成本,同时改善路径长度和平滑度. 展开更多
关键词 路径规划 RRT算法 改进粒子群优化算法 目标向量 代价函数 适应度函数
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基于改进P-RRT算法的碎矿机械臂避障路径规划研究 认领 引用 被引量：1
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作者 杨丽荣 朱晓龙 周俊 《机床与液压》 北大核心 2025年第21期67-73,共7页
在对原矿仓格筛上的大块矿石进行破碎作业时,传统的人工抡锤或手动操作机械臂的破碎方式存在劳动强度大、粉尘噪声危害大、破碎效率低等问题。为此,提出一种基于全局随机采样策略的改进P-RRT路径规划算法,实现机械臂在障碍物环境下快速... 在对原矿仓格筛上的大块矿石进行破碎作业时,传统的人工抡锤或手动操作机械臂的破碎方式存在劳动强度大、粉尘噪声危害大、破碎效率低等问题。为此,提出一种基于全局随机采样策略的改进P-RRT路径规划算法,实现机械臂在障碍物环境下快速规划出较优路径。根据工作环境确定规划空间,建立碰撞检测模型,并确定破碎顺序。在此基础上,引入工作空间复杂度动态评估、自适应步长调整和节点重连优化3种策略,对RRT算法进行改进。最后,利用MATLAB在三维空间对改进算法进行路径规划仿真验证。结果表明:与传统RRT和P-RRT算法相比,改进P-RRT算法在单一破碎点无碰撞路径规划任务中,规划时间最长分别减少10.89、6.293 s,路径损耗分别降低177.04、119.08 mm,扩展点数也显著减少,在有限扩展次数下的规划成功次数也有显著提高;在多破碎目标路径规划中,改进P-RRT算法结合多目标排序策略,虽然增加了路径损耗,但有效缩短规划时间,提高了规划的成功率。研究结果充分验证了改进P-RRT算法及其结合排序策略应用的高效性、稳定性和可靠性,为实际工程应用提供了理论与技术支持。 展开更多
关键词 机械臂 路径规划 改进P-RRT算法
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基于改进RRT算法与三维碰撞检测的冗余机械臂高效路径规划 认领 引用 被引量：4
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作者 张瑞雪 蒋序帆 +3 位作者 尹旭悦 骆晓萌 韦乃琨 祁超 《船舶标准化工程师》 2025年第1期66-73,共8页
为了解决冗余机械臂在复杂环境中的路径规划和避障问题,提出一种基于改进快速扩展随机树(Rapidly Exploring Random Tree,RRT)算法与三维碰撞检测的高效路径规划方法。利用改进算法生成无碰撞的平滑路径,对机器人姿态进行求解,并通过碰... 为了解决冗余机械臂在复杂环境中的路径规划和避障问题,提出一种基于改进快速扩展随机树(Rapidly Exploring Random Tree,RRT)算法与三维碰撞检测的高效路径规划方法。利用改进算法生成无碰撞的平滑路径,对机器人姿态进行求解,并通过碰撞检测验证路径的可行性。改进的RRT算法采用基于概率的控制机制来优化随机点生成策略,结合路径平滑算法减少路径节点,同时引入三维碰撞检测技术以确保路径的有效性和安全性。试验结果表明:该方法在二维和三维复杂场景中均能显著提升路径规划效率,成功率和路径平滑性明显优于传统算法。研究成果可为冗余机械臂在复杂环境中的路径规划提供高效、可靠的解决方案,有助于进一步提升其在实际应用中的稳定性和适用性。 展开更多
关键词 冗余机械臂 路径规划 改进RRT算法 三维碰撞检测
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基于改进RRT算法的工业机器人路径规划研究 认领 引用 被引量：5
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作者 仪凌霄 黄永裕 +2 位作者 潘斯宁 张俊强 黄广树 《机械工程师》 2025年第2期14-20,25,共7页
针对快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)算法在工业机器人复杂工况中进行避障等路径规划中存在的运算效率低、收敛速度慢、搜索空间盲目性等问题,提出一种基于RRT算法的工业机器人路径规划改进算法。应用标准D-H(Denav... 针对快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)算法在工业机器人复杂工况中进行避障等路径规划中存在的运算效率低、收敛速度慢、搜索空间盲目性等问题,提出一种基于RRT算法的工业机器人路径规划改进算法。应用标准D-H(Denavit-Hartenberg)参数法建立六自由度工业机器人的运动学模型,并通过数值分析研究了机器人的正运动学和逆运动学模型,使用机器人工具箱验证了运动学模型的可行性。以机器人运动路径成本和运算时间作为优化目标,依次对改进RRT算法和RRT、Bi-RRT(Bidirectional-RRT)算法进行不同维度的仿真分析和比较。研究结果表明,改进RRT算法优于其他两种算法,将改进RRT算法应用于机器人避障和路径规划中具有良好的效果。 展开更多
关键词 工业机器人 运动学分析 路径规划 改进RRT算法
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