移动机器人路径规划中A*算法的改进研究

作者：姚得鑫; 伞红军^*; 王雅如; 孙海杰; 陈久朋; 杨晓园

来源：系统仿真学报, 2023, 1-16.

DOI：10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0968

• A*算法
• 移动机器人
• 路径规划
• 角度搜索
• ROS

为了解决传统A*算法在路径搜索过程中存在冗余节点过多、搜索效率不高、路径转折角度过大的问题，提出一种改进的A*算法来规划最优路径。首先将A*算法的搜索邻域增加到24个，以获得更加精确和宽阔的搜索视野；然后引入角度搜索算法，既剔除了路径搜索过程中的不必要节点又使得搜索过程更具有目标导向性；接着通过当前点与目标点的相对位置对启发函数进行指数衰减的加权，用于处理搜索速度与路径长度之间的关系；最后平滑所得路径，减少了路径折弯数和折弯角度，使得机器人运动更加平稳。结果表明，改进的A*算法相较于A*算法，在复杂与简单环境中搜索速度分别提升29.16%-65.82%和41.87%-64.71%，路径折弯数分别减少27.27%-63.64%和59.09%-62.12%，相较于D*算法在寻路速度、遍历节点、及路径折弯数量方面都有较大的提升，最后将改进A*算法在真实环境中进行实验，验证了其具有较好性能及路径规划能力。

• 单位
  自动化学院; 机电工程学院; 昆明理工大学