基于改進蟻群算法的移動機器人路徑規劃①

陳勁峰 黃衛華 王 肖 章 政

(武漢科技大學信息科學與工程學院 武漢 430081) (智能信息處理與實時工業系統湖北省重點實驗室 武漢 430081)

0 引 言

移動機器人路徑規劃是機器人研究領域中的一個重要分支和研究熱點，它指的是按照一定參考指標，機器人在具有障礙物的環境中尋找一條從起點到目標點最優或次優的無碰撞路徑[1]。傳統的路徑規劃方法有柵格法[2]、人工勢場法[3]、可視圖法[4]、快速探索隨機樹法[5]等。然而對于一些復雜環境，如震后救援、野外運輸等，搜索區域空間大，且障礙物的分布不規則，傳統路徑規劃算法存在尋優效率低等問題。近年來，一些具有啟發性智能算法應用于移動機器人路徑規劃中，其中蟻群算法[6]已得到較為廣泛的應用。

蟻群算法是一種自組織算法，具有較強的魯棒性，優良的并行分布式計算能力、易于與其他算法結合等優點。然而，蟻群算法存在初期信息素匱乏、收斂速度慢、易陷入局部最優解等問題[7]，眾多學者展開了一系列的改進工作。文獻[8]提出了將信息素與啟發信息兩者的權重參數互鎖，改進啟發信息，提高了搜索速度，避免算法陷入局部最優。文獻[9]和文獻[10]主要提出了螞蟻雙向搜索策略，并輔之信息素更新等方法，提高了避障能力且加快了算法收斂速度。文獻[11]將貪婪交叉算子應用于每次迭代結束時的輪盤賭中，以實現交叉操作，加快了求解最優解的速度。文獻[12]使用刺激概率與無限步長的啟發信息，改進信息素揮發率，加快了算法的收斂速度。……