基于改进粒子群算法的水下机器人路径规划研究

作者：吕诗为; 朱迎谷; 卢倪斌; 李忻阳; 刘海瑞

来源：控制与信息技术, 2023, (06): 58-64.

DOI：10.13889/j.issn.2096-5427.2023.06.009

• 水下机器人
• 路径规划
• 粒子群算法
• 惯性权重
• 优化目标
• 路径平滑

针对水下机器人在路径规划中遇到的约束条件复杂、寻优算法性能不稳定、路径不平滑等问题，文章提出了一种基于改进粒子群算法的水下机器人路径规划方法。首先，基于函数模拟法构建水下地形及障碍物环境；其次，在优化目标设计方面，从减少能耗的角度出发，文章在传统路径长度最短的基础上，又增加了对水下机器人姿态角度变化以及转向节点位置分布均匀性的优化，以进一步适应实际情况；然后，分析了粒子群算法中惯性权重对算法性能的影响，引入了改进措施，以提高算法的寻优性能；最后，将计算出的初始路径采用B样条曲线进行平滑处理，得到最终的机器人运动规划轨迹。仿真实验结果表明，文章所提路径寻优方法相较于传统蚁群算法和粒子群算法，综合能耗分别降低了56.6%和19.3%，在求解能力和收敛性上也表现出了更优的性能。