基于改进蚁群算法的水下自主航行机器人路径规划

摘要：

为解决水下机器人AUV自主航行问题,在水底环境状态已知的条件下,利用一种改进的蚁群算法研究AUV在复杂水底环境下的路径规划问题.首先基于栅格法建立水下三维环境模型,在该模型中每只蚂蚁采用分层前进与栅格平面法相结合的搜索模式搜索路径.根据水下自主机器人的速度和在水底的受力情况,来确定水下机器人能耗模型和路径规划的数学模型.在传统蚁群算法的基础上,基于Dij kstra算法改进初始信息素分配,考虑到水下水流的作用,不同的路径点消耗的能量有所差异,因此构造新的启发函数来消除这种影响.通过基于线性回归的信息素更新方式来优化算法的收敛速度及求解质量.最后在使用改进的蚁群算法规划出来的路径基础上,采用贝塞尔曲线改善路径的平滑性,以便于AUV跟踪该路径.实验结果表明,改进的蚁群算法具有较强的全局搜索能力,收敛速度明显加快,规划出的路径明显优于传统蚁群算法和遗传算法的,适合水下机器人的路径规划.

关键词：AUV路径规划、水下机器人、蚁群算法、信息素、水下环境建模、Dij kstra算法、线性回归模型

所属期刊栏目：44

分类号：TP242;TP182(自动化技术及设备)

资助基金：国家重点研发计划2019YFD0900803

在线出版日期：2022-03-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：536-544