基于改进A*势场法的机器人动态路径规划研究

王晓燕，吕金豆

（西安建筑科技大学，西安 710000）

0 引言

路径规划问题一直是机器人研究领域的一个重点问题，其目的是在含有障碍物的环境中，寻找一条从起始位置到达目标位置的无碰撞路径[1]。在一个含有动态障碍物的环境中对机器人进行路径规划是当下的一类研究热点[2]。

而障碍已知的环境中，障碍又分为静态障碍和动态障碍，动态障碍一般使用的算法如：滚动路径规划法[3]、人工势场法、蚁群算法[4]、遗传算法[5]、D*算法[6]等。人工势场法（Artificial potential field method，APF）由Khatib于 1986 年提出的[7]，它的基本原理是：将移动机器人在一定环境中的运动虚拟为一种在抽象的人造势力场中的运动，目标点和机器人间产生引力，力的大小与两者距离成正比；障碍物和机器人间产生斥力，力的大小与两者距离成反比。通过求合力来对移动机器人的运动进行控制。

在寻路问题上，作为一种较为完善的方法，人工势场法以其局部实时性、平滑安全性等特点，常被用于含动态障碍物的避障算法中，但其明显缺少全局搜索能力，较易出现局部最优解、目标点不可达等停滞问题[8]。而A*算法[9]以其全局最优性、完备性和高效性时常用于全局最优路径规划中，是一种典型的静态路径全局规划算法，但其无法做到实时避障，不适于含有动态障碍物的环境。

本文的主要思路是在含动态障碍物的模拟环境中，对传统人工势场法改进并与A*算法相结合，规划出一条移动机器人由起始点到目标点的无碰撞路径。……