【路径规划】基于蜣螂优化算法实现栅格地图机器人路径规划附matlab代码

简介: 【路径规划】基于蜣螂优化算法实现栅格地图机器人路径规划附matlab代码

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⛄ 内容介绍

移动机器人导航是移动机器人研究的关键技术,而路径规划是移动机器人导航的重要组成部分,也是机器人行进过程中运动控制的依据。路径规划的任务可以描述为:按照一定的评价标准,在含有障碍的环境中,搜索从起始点到终点的一条无碰路径。通过栅格法建立栅格地图作为机器人路径规划的工作环境,采用蜣螂算法作为机器人路径搜索的规则.将所有机器人放置于初始位置,经过NC次无碰撞迭代运动找到最优路径,到达目标位置.

⛄ 部分代码

       col = G(:,j+1);      % 地图的一列

       id = find(col == 0); % 该列自由栅格的位置

       X(i,j) =  id(randi(length(id))); % 随机选择一个自由栅格

       id = [];

   end

   fit( i ) = fitness(X( i, : ),G);

end

fpbest = fit;   % 个体最优适应度

pX = X;      % 个体最优位置

XX=pX;

[fgbest, bestIndex] = min( fit );        % 全局最优适应度

bestX = X(bestIndex, : );    % 全局最优位置

[fmax,B]=max(fit);

worse= X(B,:);

%%

for gen = 1 : maxgen

   gen    

   [ ans, sortIndex ] = sort( fit );% Sort.    

   [fmax,B]=max( fit );

   worse= X(B,:);    

   [~, Idx] = sort( fpbest );

   r2=rand(1);

   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

   for i = 1 : pNum

       if(r2<0.9)

           r1=rand(1);

           a=rand(1,1);

           if (a>0.1)

               a=1;

           else

               a=-1;

           end

           X( i , : ) =  pX(  i , :)+0.3*abs(pX(i , : )-worse)+a*0.1*(XX( i , :)); % Equation (1)

       else

           aaa= randperm(180,1);

           if ( aaa==0 ||aaa==90 ||aaa==180 )

               X(  i , : ) = pX(  i , :);

           end

           theta= aaa*pi/180;

           X(  i , : ) = pX(  i , :)+tan(theta).*abs(pX(i , : )-XX( i , :));    % Equation (2)  

       end

       X( i , :) = Bounds(X(i , : ), Xmin, Xmax );

       fit(  i  ) = fitness( X(  i , : ),G );

   end

   [ fMMin, bestII ] = min( fit );

   bestXX = X( bestII, : );

   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

   R=1-gen/maxgen;                           %

   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

   Xnew1 = bestXX.*(1-R);

   Xnew2 =bestXX.*(1+R);                    %%% Equation (3)

   Xnew1= Bounds(Xnew1, Xmin, Xmax );

   Xnew2 = Bounds(Xnew2, Xmin, Xmax );

   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

   Xnew11 = bestX.*(1-R);

   Xnew22 =bestX.*(1+R);                     %%% Equation (5)

   Xnew11= Bounds(Xnew11, Xmin, Xmax );

   Xnew22 = Bounds(Xnew22, Xmin, Xmax );

   

   

   for i = ( pNum + 1 ) :12                  % Equation (4)

       X( i, : )=bestXX+((rand(1,dim)).*(pX( i , : )-Xnew1)+(rand(1,dim)).*(pX( i , : )-Xnew2));

       X( i , :) = Bounds(X(i , : ),  min(Xnew1), max(Xnew2) );

       fit(  i  ) = fitness( X(  i , : ),G );

   end

   

   for i = 13: 19                  % Equation (6)

       

       

       X( i, : )=pX( i , : )+((randn(1)).*(pX( i , : )-Xnew11)+((rand(1,dim)).*(pX( i , : )-Xnew22)));

       X( i , :) = Bounds(X(i , : ), Xmin, Xmax );

       fit(  i  ) = fitness( X(  i , : ),G );

       

   end

   

   for j = 20 : NP                 % Equation (7)

       X( j,: )=bestX+randn(1,dim).*((abs(( pX(j,:  )-bestXX)))+(abs(( pX(j,:  )-bestX))))./2;

       X( j , :) = Bounds(X(j , : ), Xmin, Xmax );

       fit(  j  ) = fitness( X(  j , : ),G );

   end

   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

   XX=pX;

   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

   % 更新个体最优值和全局最优值

   for i = 1 : NP

       if (fit(i) < fpbest(i))

           fpbest(i) = fit(i);

           pX(i, :) = X(i, :);

       end

       if(fpbest(i) < fgbest)

           fgbest = fpbest(i);

           bestX = pX(i, :);

       end

   end

   bestX = LocalSearch(bestX,Xmax,G);

   fgbest = fitness(bestX,G);

   FG(gen,1)=fgbest;

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 周东健, 张兴国, 马海波,等. 基于栅格地图-蚁群算法的机器人最优路径规划[J]. 南通大学学报:自然科学版, 2013, 12(4):4.

[2] 刘琳琳. 基于栅格地图环境的机器人路径规划算法[J]. 机电信息, 2018(30):3.

[3] 陈晓娥, 苏理. 一种基于环境栅格地图的多机器人路径规划方法[J]. 机械科学与技术, 2009(10):5.

[4] 何佳泽, 张寿明. 基于优化算法的移动机器人全局路径规划[J]. 化工自动化及仪表, 2021, 48(4):5.

[5] 樊啸宇. 基于优化蚁群算法的智能机器人路径规划研究[J]. 中国科技纵横, 2018.

[6] 余翀, 邱其文. 基于栅格地图的分层式机器人路径规划算法[J]. 中国科学院研究生院学报, 2013.

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