栅格环境下机器人导航路径的双种群蚁群规划

李维维，李建东

（唐山工业职业技术学院自动化工程系，河北唐山 063299）

1 引言

当前，移动机器人广泛应用于工业生产、军事侦查、医疗保健等诸多领域，导航是实现移动机器人智能化的关键技术之一。路径规划是机器人导航的基础，主要内容是根据已知的工作环境设计一条从起始点到目标点的安全路径[1]。导航路径的优劣决定了机器人的工作效率和安全性，具有极大的研究价值。

根据研究重点的不同，机器人路径规划的研究可分为两个阶段。前一阶段的研究重点为环境建模方法，研究成果包括可视图法[2]、Voronoi图、栅格法等。可视图法在1979年提出，由于此方法安全性不高，因此出现了Voronoi图法，此方法要求路径与障碍物保持一定距离，因此安全性得到了较大提高[3]。栅格法是环境建模简单而有效的方法[4]，其缺点在于障碍物膨胀时损失了部分自由行驶空间。路径规划后一阶段的研究重点为智能算法，以前一阶段建立的环境模型为基础，尝试将不同的智能算法应用于路径规划中。文献[5]针对遗传算法在路径规划时初始种群具有盲目性和随机性的问题，对初始化方法进行了改进，在不同环境下均得到了较优路径；文献[6]以农田用机器人为研究对象，提出自适应蚁群算法的最短路径规划方法，实现了在作物种植区的路径优化；文献[7]将路径最短和转弯次数最少同时作为规划目标，将两者融入到目标函数中，使用遗传算法进行求解，得到了转弯次数较少的平滑路径。……