关键词:
移动机器人
全局路径规划
蚁群算法
多级视野
死锁
摘要:
针对传统蚁群算法(Ant colony optimization,ACO)在应用于移动机器人路径规划时存在优化能力差,易于死锁,搜索效率低等问题,提出一种多级视野自适应蚁群(Multi-level field of view adaptive ant colony optimization,MLFVAACO)算法。首先在ACO的基础上依次扩展2级视野使得规划出的路径更加平滑;其次设计了自适应全局初始信息素更新策略,既避免了蚂蚁在算法初期出现盲目搜索现象又加强了蚂蚁选择可选区域的指导作用;然后对算法迭代过程中的死锁蚂蚁进行优化,以提高蚁群的利用率和增加搜索解的多样性;最后对蚂蚁的状态转移规则进行改进来避免蚂蚁陷入局部最优解。通过仿真选取MLFVAACO算法的最优参数,在2种不同复杂程度的格栅地图中分别与传统ACO算法、改进ACO算法和图搜索算法进行对比,验证MLFVAACO算法的可行性和有效性。仿真结果表明,在简单与复杂环境中,MLFVAACO算法相较于传统ACO算法最优路径分别缩短12.74%和4.38%,路径转折点分别减少50%和63.16%,蚂蚁利用率分别提升99.99%和99.95%,搜索效率分别提高60.14%和62.17%;相较于改进ACO算法和图搜索算法,MLFVAACO算法能够规划出路径平滑度更好的最短路径,同时搜索解的质量也更好。这充分验证了MLFVAACO算法在应用于移动机器人路径规划时具有出色的综合性能。