基于可拓遗传算法机器人路径规划.doc

基于可拓遗传算法的机器人路径规划 王科俊，徐 晶,王 磊，张 燕 (哈尔滨工程大学 自动化学院，哈尔滨 150001, E-mail: kyssia@163.com) ? 摘要: 本文将可拓理论应用到遗传算法中解决路径规划问题。在原有遗传算法基础上，用扩展物元来表示机器人的位置信息，使计算机能够较容易读懂这种语言，加快了计算速度；用关联函数作为遗传算法的适应度函数，使算法更容易找到最优化路径；采用可拓工程方法中的三种可拓变换形式，丰富了遗传算法的变异方式。实验证明，可拓遗传算法的机器人路径规划能有效提高的机器人路径规划的速度和准确性。 关键词：可拓遗传算法；路径规划；机器人 中图分类号：TP242.6 ? The Path Planning for Robots Based on the Genetic Extension Algorithms Wang Ke-jun,Xu Jing,Wang Lei,Zhang Yan (School of Automation，Harbin engineering University ,Harbin, 150001, China, E-mail: kyssia@163.com) Abstract：The paper proposes a technique that extension theory is used in genetic algorithms to solve the problem of path planning. Based on the original genetic algorithm, extended matter elements present the position of robots, which makes the computer reading the language much easier and accelerates the computing speed. As the fitness function in genetic algorithms, dependent function makes the algorithm easier to find the optimization path. Three kinds of extension transformation in extension engineering method are adopted which enrich the mutation patterns in genetic algorithm. Final experiment proves that the extension genetic algorithms effectively improve the speed and accuracy in robot path planning. Key words：extension genetic algorithms; path planning; robot ? 目前，国内外对机器人路径规划方法的研究主要有两大类，传统方法与智能方法。传统方法主要包括：梯度法、栅格法、枚举法、人工势场法、自由空间法、A*等图有哪些信誉好的足球投注网站方法及随机有哪些信誉好的足球投注网站法等。其中梯度法易陷入局部最小点，图有哪些信誉好的足球投注网站法、枚举法不能用于高维的优化问题，势场法则存在丢失解的部分有用信息的可能。用于机器人路径规划的智能方法主要有模糊逻辑、神经网络、遗传算法等，而模糊方法主要用于在线的规划中，自适应性较差。神经网络方法对于环境复杂的情况，规划能力较差，遗传算法则是目前应用较多的一种方法，受到了广大研究者的重视．但是，用遗传算法进行机器人路径规划时，随机产生初始种群，种群规模大导致有哪些信誉好的足球投注网站空间较大，删除冗余个体能力较差，大大影响了路径规划的速度，特别是环境复杂或多机器人路径规划时，这种缺点更是明显。笔者在原有基于遗传算法的机器人路径规划方法的基础上，引入了可拓学理论，对遗传算法进行了改进，以提高机器人路径规划的速度和能力。 ? 1 基于栅格的可拓遗传算法路径规划 可拓学是1983年由我国学者蔡文提出的一门原创性学科，主要研究不相容问题的转化与解决的规律。经过二十年的发展已经形成了它的理论框架，并且在信息、知识生成、管理、营销、策划、控制、数据挖掘等许多领域得到了应用。可拓学现在已经成为人工智能领域中一个新的学术研究热点。 本文将可拓理论应用到遗传算法中解决路径规划问题。 （1）采用可拓物元的表示方法来表示机器人的位置信息； （2）将可拓学中的主要概念――关联函数作为遗传算法的适应度函数； （3）采用可拓工程方法中的三种可拓变换形式，丰富了遗传算法的变异方式。 1.1 栅格表示模型 为了模拟机器人的工作环境